CN2793854Y - 虚拟仪器套件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种虚拟仪器套件，它包括传感器实验台、信号调理器、计算机，传感器实验台上装有应变、压力、直线位移、角位移、温度、振动测试装置，各测试装置的传感器与信号调理器相接，并与计算机相连，用一套计算机软件对这些物理量、物理现象进行测量，并用传统测试方法对测试结果进行直观对比验证。本实用新型提供了各种被测量物理量的独立信号源，用一套仪器实现多种物理量的测试，简化了仪器结构，仪器功能更加丰富、灵活，测量结果更加精确。

Description

虚拟仪器套件

技术领域：

本实用新型涉及一种用于机械工程测试实验的虚拟仪器套件，特别涉及一种主要用于机械工程测试教学的虚拟仪器套件。

背景技术：

传统的机械工程测试教学仪器功能是单一的、固定的，进行每一种物理量的测量都需要一套专门的仪器，设备成本高，操作复杂。

发明内容：

本实用新型的目的就在于克服现有技术中的不足，填补现有机械工程测试教学仪器的空白，提供一种具有机械工程领域各种常见物理量的信号源、测量这些物理量所需要的典型传感器和对应不同传感器的信号调理装置，并能够将传感器产生的模拟信号转变为数字信号，最终由计算机显示、分析、存储和传输测量的结果，结构简单，操作方便的虚拟仪器套件。

本实用新型的目的是这样实现的，它包括传感器实验台、信号调理器、计算机，传感器实验台上装有应变、压力、直线位移、角位移、温度、振动测试装置，振动测试装置由振动梁、激振器、振动传感器组成，应变测试装置由应变梁，应变片、砝码组成，压力测试装置由压力传感器、压力信号发生器、压力表组成，直线位移测试装置由线位移传感器、线位移标尺组成，角位移测试装置由角位移传感器、角位移标尺组成，温度测试装置由加热器、热电阻、温度计组成，各测试装置传感器与信号调理器相接，并与计算机相连，用一套计算机软件对这些物理量、物理现象进行测量。本实用新型的目的可以通过以下技术措施来实现，传感器实验台上可以任意组合应变、压力、直线位移、角位移、温度、振动测试装置，其位置可以互相调整，应变测试装置的应变梁为等强度梁，并在不同位置采用全桥和半桥对比测试，计算机上装有PCI总线数据采集卡，用计算机软件实现各种物理量测量。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：

1.提供了各种被测量物理量的信号源，能够将传感器产生的模拟信号转变为数字信号，最终由计算机显示、分析、存储和传输测量的结果，并用简单直观的方法进行测量结果验证。

2.用一套仪器实现多种物理量的测试，简化了仪器结构。

3.仪器功能更加丰富，并且可以灵活转换。

4.仪器操作更加简单，测量结果更加精确，符合机械工程测试技术发展方向。

5.结构简单，成本低，操作方便。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意主视图

图2本实用新型结构示意俯视图

图3本实用新型整体结构原理图

具体实施方式：下面结合附图及实施实例详述本实用新型，它包括传感器实验台18、信号调理器19、计算机20，传感器实验台18上装有应变、压力、直线位移、角位移、温度、振动测试装置，振动测试装置由振动梁1、激振器2、振动传感器3组成，应变测试装置由应变梁4、应变片5、6、砝码7组成，压力测试装置由压力传感器8、压力信号发生器9、压力表10组成，直线位移测试装置由线位移传感器11、线位移标尺12组成，角位移测试装置由角位移传感器13、角位移标尺14组成，温度测试装置由加热器15、热电阻16、温度计17组成，各测试装置传感器通过信号电缆19与信号调理器20相接，并与计算机21相连，用一套计算机软件对这些物理量、物理现象进行测量。传感器实验台18上的应变、压力、直线位移、角位移、温度、振动测试装置的位置可以互相调整，应变测试装置的应变梁4可以是不同结构，计算机21上装有数据采集卡22。

本实用新型的工作原理是：进行振动测试时，计算机21提供一个10～400Hz自动扫频的正弦信号，经信号调理器进功率放大后给激振器2，使振动梁1产生振动，用内置电荷放大器的压电晶体加速度振动传感器3拾取振动梁1的振动加速度信号，担任振动测试服务器的计算机21采集加速度信号并通过计算机网络发布，各个振动测试客户端计算机接收振动测试数据，用软件得到幅频特性、固有频率、阻尼比等各项振动测试结果，测试的振动频率与激振信号频率进行验证对比。

进行应变测试时，用标准砝码7加载使应变梁4产生变形，应变梁4上位于不同位置的两组应变片5、6分别采用全桥和半桥配置，用计算机软件将电桥电压转变为应变值，外载荷变化时，两组应变片5、6具有成比例的电压变化量和相同的应变值，仪器根据应变测试结果描绘出梁的变形曲线，用砝码7重量和力学公式验证测试结果。

进行位移测试时使用线位移标尺12读数代替测试系统的真实输入，用计算机21的测量结果作为测试系统输出，可以得到测试系统的灵敏度、线性度、滞后度等各项参数。

进行压力测试时调节压力信号发生器9的手轮可以使油池密闭空间产生不同的压力，用压力传感器8和计算机21测试压力值，并用压力表10的读数验证测试结果。

进行温度测试时用电加热器15使热电阻16升温，用热电阻16、计算机20测试温度值。用温度计17读数验证测试结果。

信号调理器19可以选用北戴河佳盟测控技术有限公司的VITS-1信号调理器或美国国家仪器公司的SCXI-1000信号调理机箱加SCXI-1122信号调理模块，它们都具备如下功能。1.为振动传感器和温度传感器提供电流激励；2.为应变测量提供组桥电阻；3.为应变测量电桥、位移传感器和压力传感器提供激励电压；4.对所有7路输入信号放大和滤波。VITS-1信号调理器同时具备激振信号的功率放大功能；使用SCXI-1000信号器时需要外加一台独立的功率放大器。

数据采集卡22使用PCI总线数据采集卡。

计算机软件在美国国家仪器公司的LabVIEW平台上开发，实现机械工程测试的各项功能。本实用新型提供了各种被测量物理量的信号源，能够将传感器产生的模拟信号转变为数字信号，最终由计算机显示、分析、存储和传输测量的结果，并用简单直观的方法进行测量结果验证。用一套仪器实现多种物理量的测试，简化了仪器结构，仪器功能更加丰富，并且可以灵活转换。仪器操作更加简单，测量结果更加精确，符合机械工程测试技术发展方向。结构简单，成本低，操作方便。是目前机械工程领域理想的测试仪器。

Claims (3)

1.一种虚拟仪器套件，它包括传感器实验台、信号调理器、计算机，其特征在于：传感器实验台上装有应变、压力、直线位移、角位移、温度测试装置，应变测试装置由应变梁，应变片、砝码组成，振动测试装置由振动梁、激振器、振动传感器组成，压力测试装置由压力传感器、压力信号发生器、压力表组成，直线位移测试装置由线位移传感器、线位移标尺组成，角位移测试装置由角位移传感器、角位移标尺组成，温度测试装置由加热器、热电阻、温度计组成，各测试装置传感器与信号调理器相接，并与计算机相连。

2.根据权利要求1所述虚拟仪器套件，其特征在于：应变测试装置的应变梁为等强度梁，并在不同位置采用全桥和半桥对比测试。

3.根据权利要求1所述虚拟仪器套件，其特征在于：计算机上装有PCI总线数据采集卡。