一种用于摆锤冲击试验的数据采集卡制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于摆锤冲击试验的数据采集卡，包括用于将力电压模拟信号转换成数字信号的Ａ／Ｄ转换器，Ａ／Ｄ转换器输出端并联有分频装置及数据缓存触发模块，所述数据缓存触发模块连接第一缓存单元，所述分频装置连接有第二缓存单元，所述的第一缓存单元与第二缓存单元同时连接在ＰＣＩ总线桥芯片上，ＰＣＩ总线桥芯片与外部的ＰＣ机连接。本实用新型专利技术简化了摆锤冲击试验控制系统的结构，系统成本低，既能采集角度信号，又能采集力信号，使两者的结算结果可相互校核，提高实验准确率；通过分频方式降低力信号速率，回避了ＰＣＩ通信的限制，从而获取实时的力信号数据，记录下整个试验过程。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冲击试验设备领域，尤其涉及一种在摆锤冲击试验中用于采集冲击试验数据的数据采集卡。
技术介绍
冲击试验自问世以来已有近百年的历史，它在研究解决桥梁、船舶、压力容器、管道、热电站发电设备、汽轮机和发电机转子以及其它设备发生的脆性断裂事故方面起到了很大作用。传统的摆锤冲击试验机通过能量法计算冲击功，即测量摆锤冲击前的落角与冲击后的升角之间的角度变化来计算摆锤损失的能量，得到冲击功。角度采集的特点是全程采集，采集的时间较长，采集的频率不高。仪器化摆锤冲击试验机通过积分法来得到冲击功，即在冲击瞬间高速采集冲击力——时间曲线，根据牛顿定律力转换为加速度，将加速度对时间进行两次积分后便可得到位移。通过对冲击力——位移曲线进行积分，就可以得到冲击功。仪器化冲击力采集的特点是瞬间采集，采集的时间极短，采集的频率很高。仪器化摆锤冲击试验机不但能得到冲击功，还可以从冲击力——位移曲线得到反映材料在冲击过程中性能变化的许多参数，如裂纹形成功，裂纹扩展功等等。如果能同时采集力信号与角度信号，既能通过角度计算冲击功，也能通过冲击力——位移曲线来计算冲击功，两者可以相互校核，使得试验结果更加精确。 目前摆锤冲击试验中角度信号和力信号的采集主要通过数据采集卡来实现，而如果要同时采集角度信号和力信号，现有的采集方法主要有两种1、设置两块数据采集卡，一块采集速率较高用来采集力信号， 一块采集速率较低用来采集角度信号，还涉及两个卡的同步采集问题，结构复杂。2、使用同一块数据采集卡以单一频率同时采集角度信号和力信号，则必须同时满足较长的采集时间和极高的采集频率，会产生巨大的数据。受制于PCI通信，这些高速数据无法通过PCI总线实时传输，只能在板卡上设置巨大的缓存区，结构复杂，成本较高。
技术实现思路
本技术所要解决的问题就是针对现有仪器化冲击试验机中数据采集卡的缺点，提供一种新的用于摆锤冲击试验的数据采集卡，它既能通过角度计算冲击功，也能通过冲击力——位移曲线来计算冲击功，两者可以相互校核，并且简化了系统结构，降低了产品成本。 为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术一种用于摆锤冲击试验的数据采集卡，其特征在于包括用于将力电压模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，A/D转换器输出端并联有分频装置及数据缓存触发模块，所述数据缓存触发模块连接第一缓存单元，所述分频装置连接有第二缓存单元，所述的第一缓存单元与第二缓存单元同时连接在PCI总线桥芯片上，PCI总线桥芯片与外部的PC机连接。经A/D转换器出来的数字信号分为两路，其中一路数字信号经数据缓存触发模块触发后以高速率保存在第一缓存单元，在试验结束后，缓存数据一次性经PCI总线桥芯传输至PC机，另一路数字信号经分频装置分频后以低速率保存至与分频装置连接的第二缓存单元内，第二缓存单元实时的将数据传输到PC机中。 进一步的，所述的第二缓存单元上连接有用于将角度脉冲信号转换为角度数据的解码器，并将解码器出来的角度数据保存在第二缓存单元内。 进一步的，所述的角度数据的速率与经分频装置分频后的数字信号的速率保持一致。 优选的，所述的第二缓存单元采用FIFO数据缓存器，数字信号及角度数据按照FIFO原则即先进先出的顺序实时连续通过PCI总线桥芯片。 改进的，所述的分频装置、数据缓存触发模块及解码器集成为FPGA可编程门阵列模块，FPGA可编程门阵列模块内集合了力数据的分频、第一缓存单元的数据缓存触发以及角度数据解码功能，同时也进一步简化了系统结构。 优选的，所述的第一缓存单元与第二缓存单元同时设在具有双接口的缓存器内。 本技术的优点本技术的用于摆锤冲击试验的数据采集卡既能采集角度信号，又能采集力信号，使两者的结算结果可相互校核，提高实验准确率；通过分频方式降低力信号速率，回避了PCI通信的限制，从而获取实时的力信号数据，记录下整个试验过程。以下结合附图对本技术作进一步的说明 附图说明图1为本技术用于摆锤冲击试验的数据采集卡的电路结构示意图； 图2为本技术用于摆锤冲击试验的数据采集卡的工作原理框图。具体实施方式如图1和图2所示，本技术提供了 一种用于摆锤冲击试验的数据采集卡，包括用于将力电压模拟信号转换成数字信号的A/D转换器2， A/D转换器2输出端并联有分频装置11及数据缓存触发模块13，所述数据缓存触发模块13连接第一缓存单元3，所述分频装置11连接有第二缓存单元4，所述的第一缓存单元与第二缓存单元同时连接在PCI总线桥芯片5上，PCI总线桥芯片连接外部的PC机6。经A/D转换器出来的数字信号分为两路，其中一路数字信号经数据缓存触发模块触发后以高速率保存在第一缓存单元，在试验结束后，缓存数据一次性经PCI总线桥芯传输至PC机，另一路数字信号经分频装置分频后以低速率保存至与分频装置连接的第二缓存单元内，第二缓存单元实时的将数据传输到PC机中。 摆锤冲击试验机工作时，力电压模拟信号与角度脉冲信号传输至数据采集卡，其中力电压模拟信号由A/D转换器2转换成数字信号，其速率在1M，数字信号分为两路，其中一路经数据缓存触发模块触发后仍保持1M的高速率保存在第一缓存单元3，另一路经分频装置11进行100分频后(具体分为几频以产生较低速率的数字信号能通过PCI总线桥芯片5实时传输为准)，速率变为10KHz并保存在第二缓存单4元；而角度脉冲信号由解码器12进行解码，产生角度数据，角度数据的速率与低速率的数字信号的频率相同。作为优选方案，上述的分频装置11、数据缓存触发触发模块13以及解码器12集成为FPGA可编程门阵列模块l，FPGA可编程门阵列模块1内集合了力数据的分频、第一缓存单元的数据缓存触发以及角度数据解码功能，同时也进一步简化了系统结构；第一缓存单元与第二缓存单元可同时设在具有双接口的缓存器内，简化结构。低速率的数字信号与角度数据一同保存在第二缓存单元，第二缓存单元4采用FIFO数据缓存器。1M高速率的数字信号在实验结束后一次性通过PCI总线桥芯片5传输到PC机6，而保存在第二缓存单元4上的低速率的数字信号与角度数据按照FIFO原则即先进先出的顺序实时连续通过PCI总线桥芯片5传输到PC机6，高速数据记录了冲击的瞬间，低速数据给操作者连续的试验过程，记录下整个试验。权利要求一种用于摆锤冲击试验的数据采集卡，其特征在于包括用于将力电压模拟信号转换成数字信号的A/D转换器(2)，A/D转换器输出端并联有分频装置(11)及数据缓存触发模块(13)，所述数据缓存触发模块连接第一缓存单元(3)，所述分频装置连接有第二缓存单元(4)，所述的第一缓存单元与第二缓存单元同时连接在PCI总线桥芯片(5)上。2. 根据权利要求1所述的用于摆锤冲击试验的数据采集卡，其特征在于所述的第二 缓存单元(4)上连接有用于将角度脉冲信号转换为角度数据的解码器(12)，并将解码器 (12)出来的角度数据保存在第二缓存单元(4)内。3. 根据权利要求2所述的用于摆锤冲击试验的数据采集卡，其特征在于所述的第二 缓存单元(4)采用FIFO数据缓存器，数字信号及角度数据按照先进先出的顺序实时连续通 过PCI总线桥芯片(5)。4. 根据权利要求3所述的用于摆锤冲击试验的数据采集卡，其特征在于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于摆锤冲击试验的数据采集卡，其特征在于：包括用于将力电压模拟信号转换成数字信号的Ａ／Ｄ转换器（２），Ａ／Ｄ转换器输出端并联有分频装置（１１）及数据缓存触发模块（１３），所述数据缓存触发模块连接第一缓存单元（３），所述分频装置连接有第二缓存单元（４），所述的第一缓存单元与第二缓存单元同时连接在ＰＣＩ总线桥芯片（５）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈波，
申请(专利权)人：杭州朗杰测控技术开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]