[发明专利]一种便携式刚度数据测量和处理系统

说明书

本发明公开了一种便携式刚度数据测量和处理系统，该系统适合现场测试对象的刚度测量，可以在现场没有AC220V电源的情况下使用，系统结构形式采用数据采集模块(下位机)‑便携式笔记本电脑(上位机)的方式，数据采集模块采集力和位移信号，将信号进行处理并计算刚度传到上位机进行数据显示、存储和分析。检测力传感器采用的是应变式压力传感器，检测形变位移传感器采用的是电位器位移传感器。传感器连接到数据采集模块经过变换电路转换为标准的电压信号。微处理器串行接口经过变换器转换成USB接口与便携式笔记本电脑(上位机)相连。采集的力、位移、刚度传输到上位机进行显示存储和处理。

技术领域

本发明涉及刚度检测技术领域，尤其是一种便携式刚度数据测量和处理系统。

背景技术

刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，是材料或结构弹性变形难易程度的表征。刚度测量设备通常是通过测量材料或结构施加的力，以及测量施加力产生的形变也就是线性位移，经过计算得到相应的刚度参数。

在工程上，有些机械、桥梁、建筑物、飞行器或者舰船如果结构刚度不够，就会在某些条件下出现失稳，因此需要对材料或结构的刚度参数进行测量。刚度测量应用在建筑领域主要包括建筑结构的检修、检测、监测或加固工程等方面。很多机械设备也需要对部件的刚度参数进行测量，如压铸机、液压机、陶瓷机械、弹簧机械、木工机械、板材设备、印刷机械、机床设备、煤炭设备、吊装设备等等。

目前刚度测量设备主要有两种形式：

一种是数字仪表组成的刚度数据测量系统(如图1)。力和位移传感器将相应的非电量转换为电信号。信号接入数字仪表经过采集计算得到相应的刚度值并在数字面板上显示出来，显示的数值是当前的刚度的瞬时值。这种测量设备携带方便、价格便宜，适合现场刚度参数的测量，但是不具备存储保存和自动记录数据的功能，需要人工抄录。

另一种是台式计算机内部安装数据采集卡组成的计算机刚度数据采集系统(如图2)。力和位移传感器经过变送器变换成标准的电压或电流信号接入数据采集卡。计算机将采集的力和位移数据进行处理并计算出相应的刚度值，在屏幕上可以显示这些数据的瞬时值，也可以以曲线的形式绘制其变化的趋势。采集的数据可以以文件的形式保存下来，用于后期的分析和应用。这种方式的检测系统通常应用在专用的刚度检测设备上，或者是专用的实验设备上。主要缺点是价格较高、功能单一、现场测试携带不方便、需要AC220V电源。

发明内容

本发明的目的是为了解决刚度数字测量仪表系统功能简单，不能对数据进行存储、记录和处理，需要人工抄录的问题，是为了解决计算机刚度数据采集系统价格较高、功能单一、现场测试携带和移动不方便、需要AC220V电源的问题。针对上述两种刚度测量方案所存在的缺陷，提供一种便携式刚度数据测量和处理系统。

本发明的技术方案是：一种便携式刚度数据测量和处理系统，本系统结构采用数据采集模块(下位机)-便携笔记本电脑(上位机)的方式，包括力传感器、位移传感器、数据采集模块和便携笔记本电脑，所述力传感器与数据采集模块连接，所述位移传感器与数据采集模块连接，所述数据采集模块与便携笔记本电脑通过USB连接；

所述数据采集模块包括变换电路1、变换电路2、微处理器、LCD显示单元、按键电路、串口USB转换电路和电源，所述力传感器的输出端与变换电路1连接，所述位移传感器的输出端与变换电路2连接，所述变换电路1和变换电路2分别连接微处理器，所述微处理器与LCD显示单元连接，所述按键电路的输出端与微处理器的输入端连接，所述串口USB转换电路与微处理器连接，所述电源通过USB接口与便携笔记本电脑连接，所述便携笔记本电脑还与串口USB转换电路连接。

进一步的，所述力传感器采用应变轮辐式力传感器，型号SIN-LCLY。

进一步的，所述位移传感器采用导电塑料电位器位移传感器，型号KTR-B系列。