撞擊力/沖擊力/碰撞力/自由落體/高速力值

                        測量采集方案

       在實驗和生產過程中很多情況需要進行一些碰撞、爆炸、突變 物體的自由落體運動等一些實驗。而這些實驗過程中需要采集到相對力值的大小，已方便試驗的完成。而這些瞬間力值的測量以及采集，相對來說碰撞的瞬間由于接觸時間比較短暫，頻率比較快，常用的力值測量設備難以對其過程進行相關的采集及測量。

           瞬態數字測量，把力傳感器和現代數字測量技術結合起來，采用高力傳感器和現代的高速采集系統，以及相關的軟件實現對沖擊力的整個過程的監測和測量。

設備器件：

1、沖擊力傳感器 2、信號輸出源 3、單通道/多通道高速采集卡 4、力值分析軟件

原理闡述：

1、撞擊物碰撞到撞擊板的時候測力傳感器會受到沖擊力，經相應的測量電路把力值轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

2、高集成運算放大器將測力傳感器輸出的電信號放大成為容易采集測量的標準模擬信號

3、采集卡將電壓輸出變送器的電壓信號采集過來并通過AD轉換功能將電壓轉換至數字信號，并通過USB2.0高速接口與電腦通訊，DAQ采集卡的采集頻率可達100kHz（即每秒鐘采集10萬次），從而可以實現電腦采集碰撞瞬間的力值。

4、軟件根據所采集到的數據繪制時間-力值的曲線圖，以便更直觀觀測數據的變化過程及規律。并可以設置門限報警等功能。

1）沖擊力傳感器原理

電阻應變式測力傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減?。?，再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

高集成運算放大器是指那些失調電壓小，溫度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的運算放大器。這類運算放大器的噪聲也比較小。其中單片高集成運算放大器的失調電壓可小到幾微伏，溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度。

3）數據采集卡

采集卡是一款基于USB總線的精巧型信號采集器。外形與U盤相似，但其內部卻集成了高速AD和復合功能的輸入輸出雙向數字接口。它能 夠采集±5V之間的單端電壓信號，采樣率高達100Ksps，并且內置了放大器，可以由外部的 增益電阻來設置放大倍數。采集到的信號數據可以連續不斷的傳送到計算機，通過使用配套應用軟件或另行編程，可以實現電壓表、虛擬示波器、信號記錄儀、頻譜分析儀等多種 功能。

DAQ采集卡將電壓輸出變送器的電壓信號采集過來并通過AD轉換功能將電壓轉換至數字信號，并通過USB2.0高速接口與電腦通訊，采集卡的采集頻率可達100kHz（即每秒鐘采集10萬次），從而可以實現電腦采集碰撞瞬間的力值。

4）數據采集

力值采集管理軟件

數據采集設備上位機軟件界面簡潔，功能簡單實用。包含有菜單設置、數據采集、數據分析、歷史數據查詢，Excel報表的生成等。軟件當前界面可同時顯示4通道的數據，其余通道可翻頁顯示，系統采樣周期可調，采樣通道數目軟件可調電壓信號輸入范圍軟件可調能。

主要功能：

對稱重傳感器、壓力變送器、位移傳感器等各類傳感器采集到的數據通過數據采集卡采集到計算機。

軟件可以設置采集頻率，可達100kHz?？梢詫ε鲎?、撞擊、爆炸、等等時間內的力值、壓強、扭矩值等物理量的突變進行的采集。

軟件根據所采集到的數據繪制時間-力值的曲線圖，以便更直觀觀測數據的變化過程及規律。并可以設置門限報警等功能。

輸入信號：電壓信號（-5~5V 0~5V 1~5V 0~10V）

電流信號（4~20mA 0~20mA）

頻率信號（0~100kHz）

采集速率：1次/秒~10萬次/秒 （用戶可根據自己的情況設定）

數據記錄：可將采集數據生成excel或txt形式的數據文件。

報表生成：可根據用戶的產品信息生成通用格式的報表。

數據分析：對采集到的數據進行值、小值、平均值計算。

報表行時間間隔由用戶自由設置。

曲線組合由用戶設置。

報表列組合由用戶設置，具有、小、平均值統計功能。

曲線分析極為方便快捷，實時曲線、歷史曲線界面一致，操作方便。

儀表及測量通道選用由用戶組合，4位、5位顯示儀表通用。

實時數據顯示根據顯示屏自動調整顯示數據個數、大小和位置。

*曲線可分辨存盤周期快0.1秒的數據，實時曲線、歷史曲線均可（可根據用戶需求進行功能定制）

擴展支持：

1、測試數據可以按指定的方式顯示圖形曲線，利用鼠標可方便地對曲線進行放大或者縮小，能讀取相應的測試點數值，并可自動計算值、小值及平均值。
2、軟件支持被測試件或者測試項目編號，可條碼輸入，方便進行數據管理。
3、在用戶提供報表樣本時，可以定制測試報表。
4、支持曲線打印，曲線導出至圖片文件，數據導出至EXCEL 等操作。
5、可選的開關量輸入輸出通道可用來在測試時讀取相關狀態及輸出控制信號，以便組成各種全動的控制系統。例如可用來控制閥門、空壓機、加熱器、油缸等設備的起停，或者當某一設備反饋回位置信號時，控制數據采集的開始或者結束。（此項功能需要用戶在訂貨時提供相關的控制流程）