【項(xiàng)目背景】
近年來(lái)，隨著工程建設(shè)的迅速發(fā)展，各種新型結(jié)構(gòu)和新型材料的不斷涌現(xiàn)，使得待測(cè)結(jié)構(gòu)中各種結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)的受力情況越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)測(cè)試的需求也越來(lái)越迫切。
在此背景下，我公司推出了多通道應(yīng)變采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)可被應(yīng)用于多種試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測(cè)試工作中。通過(guò)對(duì)多通道應(yīng)變采集系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了應(yīng)變采集的精度和可靠性。同時(shí)將設(shè)計(jì)方案移植到實(shí)際工程中，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和完善，以確保能完成客戶需求，達(dá)到試驗(yàn)測(cè)量要求。
例如在某試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)底部存在大量管道，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)蓄能罐將長(zhǎng)時(shí)間積蓄較高能量和氣體壓強(qiáng)，并在積蓄能量達(dá)到頂點(diǎn)時(shí)一次性釋放。在釋放過(guò)程中，高速流體的沖擊、溫度和壓力的升降變化均使管道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生經(jīng)常性應(yīng)變變化和結(jié)構(gòu)變形，引起使用周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)破壞。因此需要在整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)對(duì)管道進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)。
【客戶需求】
針對(duì)關(guān)鍵管道整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性監(jiān)測(cè)和評(píng)估的需求，研制應(yīng)變測(cè)量裝置，應(yīng)用于高溫流體管道產(chǎn)生應(yīng)變的高精度測(cè)量，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)的 采集、存儲(chǔ)、管理、處理 及管道質(zhì)量預(yù)警功能。
具體建設(shè)目標(biāo)有：
（1）研制一套該案例應(yīng)變測(cè)量裝置軟硬件系統(tǒng)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)極端工況條件下管道結(jié)構(gòu)的應(yīng)變參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸和存儲(chǔ)；可實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)分析和數(shù)據(jù)顯示。
（2）存儲(chǔ)整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的管道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵應(yīng)變數(shù)據(jù)，為將來(lái)智能化監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的建設(shè)提供大數(shù)據(jù)支持。
【技術(shù)挑戰(zhàn)】
● 適應(yīng)苛刻工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境（振動(dòng)、噪音、電磁干擾）；
● 整套系統(tǒng)的0.1%高精度測(cè)量指標(biāo)；
● 大規(guī)模測(cè)量點(diǎn)位——單套系統(tǒng)最多可支持256路應(yīng)變通道同步采集；
【解決方案】
? 如圖，以上即為我公司針對(duì)該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的全套系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變信號(hào)及溫度信號(hào)的高精度采集。
通過(guò)銳科自研設(shè)備 RK-3240 采集到應(yīng)變信號(hào)并將數(shù)據(jù)上傳至安裝在PXI機(jī)箱中的數(shù)據(jù)采集卡。因客戶試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)要求主機(jī)與設(shè)備間距離較遠(yuǎn)，所以采用遠(yuǎn)程光纖模塊利用光纜傳輸數(shù)據(jù)的方式，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的電腦主機(jī)，應(yīng)用該方式可實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，并確保數(shù)據(jù)采集的可靠性與穩(wěn)定性。
1. 關(guān)鍵硬件設(shè)備介紹
（1） RK-3240應(yīng)變信號(hào)調(diào)理模塊：編號(hào)為RK-3240的調(diào)理板卡是 一個(gè)16通道的四分之一 橋路的應(yīng)變信號(hào)調(diào)理板卡，該板卡采集應(yīng)變信號(hào)量程范圍為±10000微應(yīng)變，精度0.1%；
RK-3240應(yīng)變信號(hào)調(diào)理模塊最多可支持16 塊RK-3240調(diào)理板卡，即256路應(yīng)變信號(hào)的采集，該模塊具備應(yīng)變調(diào)零及存儲(chǔ)功能。
（2）NI模塊化系統(tǒng)：該產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)NI進(jìn)口產(chǎn)品，多混合外設(shè)槽位設(shè)計(jì)可支持插入PXI、PXIe兩種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡。本項(xiàng)目應(yīng)用NI電壓、熱電偶采集卡，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓及熱電偶信號(hào)的精準(zhǔn)測(cè)量。
（3）遠(yuǎn)程控制模塊：該模塊被安裝于PXI機(jī)箱的系統(tǒng)槽位，因客戶現(xiàn)場(chǎng)需將主機(jī)設(shè)備安裝于距采集設(shè)備較遠(yuǎn)處，故采用光纜傳輸數(shù)據(jù)的方式，可實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，并確保數(shù)據(jù)采集的可靠性與高效性。
2. 數(shù)據(jù)采集軟件
（1）數(shù)據(jù)采集模塊：在上位機(jī)中實(shí)時(shí)采集設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：將數(shù)據(jù)以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)在本地硬盤或者網(wǎng)絡(luò)硬盤，可自主設(shè)定數(shù)據(jù)是否開(kāi)始采集及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置，按照預(yù)定的邏輯進(jìn)行文件創(chuàng)建；顯示低采樣率數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)趨勢(shì)查看；
（3）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與計(jì)算模塊：實(shí)時(shí)顯示采集通道的數(shù)據(jù)，計(jì)算并判斷是否超過(guò)設(shè)定閾值；
（4）數(shù)據(jù)回放模塊：支持二進(jìn)制TDMS格式文件的回放，回放波形支持按照自定義區(qū)間分析，支持查看自定義區(qū)間特征值；
（5）應(yīng)變調(diào)零模塊：通過(guò)RS-485為應(yīng)變調(diào)理儀發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)硬件調(diào)零，并在硬件調(diào)零結(jié)束后進(jìn)行軟件自校準(zhǔn)，以達(dá)到應(yīng)變通道初始值調(diào)至零點(diǎn)的目的。
3. 系統(tǒng)軟件展示：
【系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)】
● 系統(tǒng)堅(jiān)固耐勞、可靠性高，適用于各種惡劣的工作環(huán)境
● 系統(tǒng)采集精度高，工作狀態(tài)穩(wěn)定，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行
● 系統(tǒng)以用戶體驗(yàn)為目標(biāo)，操作簡(jiǎn)潔，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)快速采集與數(shù)據(jù)處理
● 系統(tǒng)可對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行大容量存儲(chǔ)，并對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行波形回放及數(shù)值導(dǎo)出
● 系統(tǒng)可對(duì)應(yīng)變通道進(jìn)行應(yīng)變調(diào)零，將應(yīng)變信號(hào)回歸至零點(diǎn)，提高應(yīng)變測(cè)量的測(cè)量精度，以便更好的觀測(cè)及數(shù)據(jù)分析
【3D圖紙、現(xiàn)場(chǎng)效果圖及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試】
3D圖紙：
效果圖：
調(diào)試實(shí)況：
