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摘要：作为对包装缓冲材料、包装件或者包装容器质量进行静态评测的依据，当前，包装容器压力试验机多采用手动或者单片机来进行相关测试信息的采集，因而检测精度与方法均比较落后。为此，文中在充分参考压力试压机的计量器基础上，提出以PC机作为采集和处理装置，并将编码器与应变片用作测试系统，再采用LabVIEW配合专门的采集卡，实现了对信号的自动采集、处理及保存。
关键词：LabVIEW图形化；压力试验机；测试系统
在运输流动过程中，包装件可能遇到诸如振动、冲击等多种损害，因此需要利用压力试验机来对内装物进行保护。伴随计算机技术的发展，尤其是虚拟仪器的发展，给测试技术带来的新的方向，利用计算机在线帮助及图形环境功能，可以创建虚拟仪器面板，并采用LabVIEW配合专门的采集卡精确地采集、处理及保存数据，从而代替传统仪器，实现对仪器的数据分析和有效控制。
一、压力试验机的计量器
计量器属于压力试压机内部一个重要组成环节，主要作用是统计压力试压机的检测标准。因而测量仪、水平仪、秒表、电子天平以及砝码等计量器在选择过程需要注重其质量问题。
在本设计中，称量仪器选择的是电子天平，该天平的称量准确可靠，并且显示快速清晰，同时具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护装置等。而绝缘检测则采取10级绝缘电阻测量仪；水平仪选择的分度值为0.02mm/m；在检测速递时，其秒表分辨力设计为0.01s；对噪音的检测主要是通过声级计来实现（A计权网格）；位移的检测则是通过百分表、千分表、钢直尺以及磁力表座等实现；同轴度的检测时利用同轴度测试仪或重锤来实现（其准确度为±2%）；检定0.5级压力试压机，标定用的砝码为误差在±0.1%以内的专用砝码，而检定1或2级的压力试压机则选择0.3级标准测力仪或者误差在0.1%以内的专用砝码 [1]。
二、LabVIEW图形化的压力试验机测试系统
在充分参考上述压力试压机选择的计量器基础之上，本文提出一种LabVIEW图形化的压力试验机测试系统，该压力试验机测试系统的硬件由编码器、数据采集卡、PC机、压力传感器以及I/O接口等几部分组成，其系统硬件结构如图1所示。
图1 压力试验机系统硬件结构图
用于检测被丝杆驱动的横梁位移的旋转编码器在试验机螺旋传动副的丝杆顶端上安装，而用于检测容器受力大小的压力传感器则安装在试验机的机架底座与承压板之间。在PC机遇数据采集卡间通过PCI总线相连[2]。其中旋转编码器作为一种光电式旋转测量装置，主要作用是直接将被测的角位移转换成高速脉冲数字信号，同时还可将其转换成直线位移进行测量[3]。而采集卡是一种将电压与脉冲信号进行转换的装置，提供了基于LabVIEW的驱动软件接口模块，可以实现与LabVIEW软件平台的完全兼容，从而有效完成图形化编程。
三、LabVIEW图形化的压力试验机测试系统设计
LabVIEW图形化的压力试验机能够令一个或者两个压板以速度为10mm/min的相对速度做均匀移动，从而对事件样品施加恒压力。
1、LabVIEW图形化的压力试验机数据采集设备。该压力试验机测试系统采集实验数据主要是通过采集系统与采集设备来完成的，接着便需要将采集到的数据加以分析、处理并进行保存。其中数据采集设备主要由压力传感器和数据采集卡两部分组成，其数据采集流程如图2所示。
图2 数据采集流程图
2、LabVIEW图形化的压力试验机的压力试验。LabVIEW图形化的压力试验机的压力试验原理是，首先将样品在试验机两平行压板之间放置，接着开始对其进行均匀施压，并对载荷与压板间的位移进行记录，到试验样品出现破裂或者载荷/压板位移达到预定值时停止[4]。
在压力试验测试系统中数据采集和伺服电机控制是最为关键的两个部分，后者是利用采集卡自带的2MHz时钟源经过计数器分频，并通过输出制定方波来控制其移动。而要控制压板以不同的速度移动，可以通过改变计数器分频得到不同频率方波的方法来实现。经过采集卡对压力传感器采集的数据进行A/D转换，再利用对应的读取函数便可读取其数据。但是位移数据却是通过采集卡自带计数器记录下伺服电机的步数，并经过运算而获得。
3、LabVIEW图形化的压力试验机的堆码试验。LabVIEW图形化的压力试验机的堆码试验原理是，首先将样品在试验机两平行压板之间放置，接着开始对其进行均匀施压，直至压力为设定值是停止移动压板，然后模拟真正的堆码试验，不断对压力进行模糊控制和检测。
4、数据处理程序设计。系统在采集数据之后，需要对其输出的压力及位移两组数据进行数学运算，并转化成各种显示于LabVIEW前面板的曲线，如压力-位移曲线、静态缓冲系数-应力曲线以及应力-应变曲线等，然后利用选项卡来放置这些曲线的XY图表。而应变、应力与缓冲系数则可由下列公式加以计算。
四、结束语
鉴于传统的压力试验机在数据保存、数据处理及精度方面均难以满足要求，为此，本文在充分参考压力试压机的计量器基础上提出的一种LabVIEW图形化的压力试验机测试系统，利用计算机强大的在线帮助及图形环境功能，建立虚拟仪器模板，从而代替传统仪器，实现对仪器的数据分析和有效控制，并能够有效地完成静态压缩和堆码试验，其在包装测试领域的应用将会越来越普遍，且日益深入。
参考文献：
[1]邵孟，刘乘.基于LabVIEW的压力试验机测试系统的设计[J].包装工程，2008，29（10）：168-170.
[2]刘乘，邵孟.基于LabVIEW的压力试验机测试系统的设计[C].//第十二届全国包装工程学术会议论文集.2008：1-5.
[3]贾丹，陈松，段海涛等.基于LabVIEW的销-盘摩擦试验机实时信号数据采集系统的开发[J].计算机测量与控制，2013，21（9）：2597-2599.
关键词：LabVIEW图形化；压力试验机；测试系统
在运输流动过程中，包装件可能遇到诸如振动、冲击等多种损害，因此需要利用压力试验机来对内装物进行保护。伴随计算机技术的发展，尤其是虚拟仪器的发展，给测试技术带来的新的方向，利用计算机在线帮助及图形环境功能，可以创建虚拟仪器面板，并采用LabVIEW配合专门的采集卡精确地采集、处理及保存数据，从而代替传统仪器，实现对仪器的数据分析和有效控制。
一、压力试验机的计量器
计量器属于压力试压机内部一个重要组成环节，主要作用是统计压力试压机的检测标准。因而测量仪、水平仪、秒表、电子天平以及砝码等计量器在选择过程需要注重其质量问题。
在本设计中，称量仪器选择的是电子天平，该天平的称量准确可靠，并且显示快速清晰，同时具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护装置等。而绝缘检测则采取10级绝缘电阻测量仪；水平仪选择的分度值为0.02mm/m；在检测速递时，其秒表分辨力设计为0.01s；对噪音的检测主要是通过声级计来实现（A计权网格）；位移的检测则是通过百分表、千分表、钢直尺以及磁力表座等实现；同轴度的检测时利用同轴度测试仪或重锤来实现（其准确度为±2%）；检定0.5级压力试压机，标定用的砝码为误差在±0.1%以内的专用砝码，而检定1或2级的压力试压机则选择0.3级标准测力仪或者误差在0.1%以内的专用砝码 [1]。
二、LabVIEW图形化的压力试验机测试系统
在充分参考上述压力试压机选择的计量器基础之上，本文提出一种LabVIEW图形化的压力试验机测试系统，该压力试验机测试系统的硬件由编码器、数据采集卡、PC机、压力传感器以及I/O接口等几部分组成，其系统硬件结构如图1所示。
图1 压力试验机系统硬件结构图
用于检测被丝杆驱动的横梁位移的旋转编码器在试验机螺旋传动副的丝杆顶端上安装，而用于检测容器受力大小的压力传感器则安装在试验机的机架底座与承压板之间。在PC机遇数据采集卡间通过PCI总线相连[2]。其中旋转编码器作为一种光电式旋转测量装置，主要作用是直接将被测的角位移转换成高速脉冲数字信号，同时还可将其转换成直线位移进行测量[3]。而采集卡是一种将电压与脉冲信号进行转换的装置，提供了基于LabVIEW的驱动软件接口模块，可以实现与LabVIEW软件平台的完全兼容，从而有效完成图形化编程。
三、LabVIEW图形化的压力试验机测试系统设计
LabVIEW图形化的压力试验机能够令一个或者两个压板以速度为10mm/min的相对速度做均匀移动，从而对事件样品施加恒压力。
1、LabVIEW图形化的压力试验机数据采集设备。该压力试验机测试系统采集实验数据主要是通过采集系统与采集设备来完成的，接着便需要将采集到的数据加以分析、处理并进行保存。其中数据采集设备主要由压力传感器和数据采集卡两部分组成，其数据采集流程如图2所示。
图2 数据采集流程图
2、LabVIEW图形化的压力试验机的压力试验。LabVIEW图形化的压力试验机的压力试验原理是，首先将样品在试验机两平行压板之间放置，接着开始对其进行均匀施压，并对载荷与压板间的位移进行记录，到试验样品出现破裂或者载荷/压板位移达到预定值时停止[4]。
在压力试验测试系统中数据采集和伺服电机控制是最为关键的两个部分，后者是利用采集卡自带的2MHz时钟源经过计数器分频，并通过输出制定方波来控制其移动。而要控制压板以不同的速度移动，可以通过改变计数器分频得到不同频率方波的方法来实现。经过采集卡对压力传感器采集的数据进行A/D转换，再利用对应的读取函数便可读取其数据。但是位移数据却是通过采集卡自带计数器记录下伺服电机的步数，并经过运算而获得。
3、LabVIEW图形化的压力试验机的堆码试验。LabVIEW图形化的压力试验机的堆码试验原理是，首先将样品在试验机两平行压板之间放置，接着开始对其进行均匀施压，直至压力为设定值是停止移动压板，然后模拟真正的堆码试验，不断对压力进行模糊控制和检测。
4、数据处理程序设计。系统在采集数据之后，需要对其输出的压力及位移两组数据进行数学运算，并转化成各种显示于LabVIEW前面板的曲线，如压力-位移曲线、静态缓冲系数-应力曲线以及应力-应变曲线等，然后利用选项卡来放置这些曲线的XY图表。而应变、应力与缓冲系数则可由下列公式加以计算。
四、结束语
鉴于传统的压力试验机在数据保存、数据处理及精度方面均难以满足要求，为此，本文在充分参考压力试压机的计量器基础上提出的一种LabVIEW图形化的压力试验机测试系统，利用计算机强大的在线帮助及图形环境功能，建立虚拟仪器模板，从而代替传统仪器，实现对仪器的数据分析和有效控制，并能够有效地完成静态压缩和堆码试验，其在包装测试领域的应用将会越来越普遍，且日益深入。
参考文献：
[1]邵孟，刘乘.基于LabVIEW的压力试验机测试系统的设计[J].包装工程，2008，29（10）：168-170.
[2]刘乘，邵孟.基于LabVIEW的压力试验机测试系统的设计[C].//第十二届全国包装工程学术会议论文集.2008：1-5.
[3]贾丹，陈松，段海涛等.基于LabVIEW的销-盘摩擦试验机实时信号数据采集系统的开发[J].计算机测量与控制，2013，21（9）：2597-2599.