[发明专利]基于LabVIEW的静高压实验数据采集系统及采集方法

说明书

本发明公开了一种基于LabVIEW的静高压实验数据采集系统及采集方法，主要用于高温、高压实验中实验材料声速、电导率的测量，及实时温度、压力数据采集。整个系统将声速测量和电导率测量集于一体，采用计算机将六面顶压机、超声波收发器、数字示波器、数控电流源等集成于同一软件控制，自动识别科研人员输入的实验条件，完成整个实验的自动化控制，将静高压实验的实时温度、压力、或电导率等数据参数同步采集，完成分析、显示和实时保存。且可实现时间触发同步采集、温度预设点触发采集、压力预设点触发采集等功能。系统具有同步精度高、速度快、调节简单、控制难度低、界面功能多样化的优点，可实现多种实验条件预设采集的工作。

技术领域

本发明涉及静高压实验数据采集技术领域，尤其涉及一种基于LabVIEW的静高压实验数据采集系统及采集方法。

背景技术

高温高压下的声速和电导率测量对于探索材料内部原子和电子结构，以及与之相关的压缩特性与状态方程研究都有重要的物理意义与应用价值。通过研究高温高压条件下样品的声速和电导率变化，可以获得材料的温度压力相图。基于六面顶大腔体压机加载原位获得材料物性的方法，是研究材料相变和状态方程的重要手段之一。然而实验中需要测量这些参数随温度、压力、时间的变化关系，由于实验时间长、数据量大，虽然目前六面顶大腔体压机的温度和压力加载已经实现自动化，但是物性参数的测量尚需要实验人员手动完成，效率低下。因此，如何实现压力、温度、声速、电导率等参数同步自动采集，以及如何确保数据采集的精度和数据快速存储，是决定静高压实验中参数测量能否顺利完成的关键及提高实验平台的使用效率的关键，也是决定实验结果可靠性的关键。

目前，最为常用的静高压实验数据采集工作流程有以下8个步骤：1)启动静高压实验平台，将样品放置在静高压实验加载台面上，并完成实验样品与压机顶锤的对准；2)搭建测声速装置，连接声速接收探头至数字示波器，利用数字示波器采集声速信号；(或安装实验样品测量电导率装置)(不是同时进行的实验)；3)启动压机控制面板，设置加压、加温参数，如设置压力值，按规定的时间进行加温等；4)开始实验；5)实验人员定时开始记录设定参数点下的压力、温度、声速、(电导率)等参数，并以规定的时间间隔记录；6)实验人员改变实验中压力、温度等条件，按照步骤5，做好实验记录；7)实验结束，关闭所有设备；8)实验完成后实验人员开始将手工记录的数据输入至计算机，根据记录结果进行数据还原及实验分析。

综上所述，分析可以得知，现有静高压实验数据采集系统存在以下不足：

1)采集系统集成化和自动化程度不高。在当前大部分的静高压实验中，温度和压力已经实现了自动化控制和数据存储，但是样品的物性参数测量装置并未集成一体，需要科研人员自行搭建，并且只能采用手动测量和人工记录数据，由于实验加压过程缓慢及实验条件可变参数多，整个实验过程持续时间可达数天，记录数据大，同时数据采集精度、同步精度要求高；通过人工操作过程比较繁琐耗时，自动化程度低，在一定程度上影响实验效率，并且人工定时记录数据，同步精度低，误差大。

2)不具备数据同步采集功能。静高压实验数据采集系统没有统一的标准触发点来触发数据记录开始和间隔，通过人眼观察时间间隔，来决定记录的同步性和时间间隔，实验结果误差大。

3)不具备数据实时保存和分析功能。在实验过程中，由于采用人工记录数据值，控制软件并不能实时存储，同时实验条件变化时，并不能及时将测量的实时数据做基本的分析，因此并不能很快的反应出实验样品状态，很容易由于实验条件极限的不确定性，导致实验失败。

经检索，目前国内尚没有基于LabVIEW软件开发的集成化静高压实验数据采集系统的相关专利，其主要原因在于：静高压实验数据采集系统外围部件多，难以将不同型号和不同通信协议的外围部件通过计算机同步控制、计算机多通信接口的控制存在资源竞争问题、多线程并行运行机制应用等技术难度大，另外，精密的高端设备伴随复杂的操作和调试过程，所需时间较长，因此我们发明一种基于LabVIEW的静高压实验数据采集系统。

发明内容