目前針對土工布脹破性能進行測試的儀器卻并不多見，為提高我國在土工布檢測方面的自動化水平，減小測試的誤差，本文研制了基于膜片補償?shù)耐凉げ济浧菩阅軠y試系統(tǒng)。本文千實工程師重點為你介紹關(guān)于土工布脹破測試方法探究。

一、測試原理
測試系統(tǒng)由計算機、數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機構(gòu)組成。執(zhí)行機構(gòu)中的步進電動機驅(qū)動器接收計算機發(fā)出的脈沖和方向信號，再驅(qū)動步進電動機帶動測試臺推動活塞，向土工布施加壓力并逐漸加壓，當(dāng)膜片上覆蓋的土工布試樣脹破時，由數(shù)據(jù)采集模塊中的
PCI-1711 數(shù)據(jù)采 集 卡 采 集 位 移 傳 感 器 和 壓 力 傳 感器輸出的信號，1#位移傳感器檢測 試 樣 脹 破 時 的 zui大擴張度，2#、3#、4#位移傳感器檢測試樣脹破時破裂處鼓包的數(shù)據(jù)，用于補償計算，壓力傳感器檢測試樣脹破過程中注液壓力變化，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)值變換、A /D 轉(zhuǎn)換進入計算機，經(jīng)過軟件濾波等處理，得到流體的注液速率和zui大壓力值，用zui大壓力值減去已知的彈性膜片標(biāo)準(zhǔn)值得到zui大脹破力，再除以試驗面積即得脹破強度。系統(tǒng)組成框圖如圖 1所示。

二、硬件構(gòu)成
測試系統(tǒng)示意圖如圖 2 所示。
系統(tǒng)選用計算機控制，驅(qū)動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡分別采用研華公司生產(chǎn)的 PCI-1240 和 PCI-1711，它們以性能穩(wěn)定，功能強，價格低等優(yōu)勢在運動控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到 廣 泛 應(yīng) 用［5 － 8］; 壓 力 傳 感 器選用 RL-C04B S，該傳感器具有 S 型彈性體結(jié)構(gòu)，精度高，穩(wěn)定性 好［9］，量 程 為0 ～ 4 000 N; 位 移 傳 感 器選用 結(jié) 構(gòu) 緊 湊，方 便 使 用 的 LVDT-FX81 DC 傳 感器［10］，結(jié)構(gòu)形式為鐵芯導(dǎo)向回彈式，電感型，量程為± 100 mm，精 度 為 0. 1 級; 選 用 步 科 公 司 生 產(chǎn) 的2S86Q-030B8 兩相混合式步進電動機; 其 驅(qū) 動 器 選用步科 公 司 生 產(chǎn) 的 2H1060 兩 相 雙 極 整 半 步 型; 標(biāo)準(zhǔn)膜片選用北京市某鋁加工廠生產(chǎn)的符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB3198—1996《工業(yè)用純鋁箔》的熟制鋁箔片，本文對膜片進行了對比試驗和基準(zhǔn)標(biāo)定，各項技術(shù)指標(biāo)符合試驗要求。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件采用可視化編程 軟 件 VisualBasic 6. 0 實現(xiàn)，安裝好驅(qū)動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動 程 序 后，將 系 統(tǒng) 自 帶 的 模 塊 P1240. bas 和Driver． bas 模塊添加到程序中，軟 件 系 統(tǒng) 主 要 由 步進電動機驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊組成。
1、步進電動機驅(qū)動模塊
系統(tǒng)模塊的主要功能是驅(qū)動控制卡控制步進電動機驅(qū)動器，在 Windows 下采用 32 位動態(tài)鏈接庫驅(qū)動程序，此模塊被調(diào)用后，第 1 步先安裝板卡內(nèi)自帶的驅(qū)動程序，生成幫助文件，幫助文件中有驅(qū)動函數(shù)的具體定義，驅(qū)動函數(shù)基本上包括了設(shè)備函數(shù)部分和操作函數(shù)部分。在幫助文件中也可以查到所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體定義。對驅(qū)動函數(shù)的調(diào)用非常方便，然后直接像 VB6. 0 中的函數(shù)一樣調(diào)用即可。BoardID = 0 ’本系統(tǒng)使用的是 0axis = Y_axis’驅(qū)動控制卡有 X，Y，Z 三 軸 工 作 方 式，本 系 統(tǒng)使用的是 Y 軸工作error_code = P1240MotDevO噴( BoardID)’初始化 PCM-3240 設(shè)備。error _ code = P1240SetPulseMode ( BoardID，axis，1)’方式 1 工作，即脈沖 方向模式工作驅(qū) 動 函 數(shù) 在 使 用 之 前 必 須 先 調(diào) 用P1240MotDevO噴， 結(jié) 束 前 要 調(diào) 用P1240MotDevClose 。
2、數(shù)據(jù)采集模塊
此系 統(tǒng) 模 塊 的 主 要 任 務(wù) 是 由 PCI-1711 數(shù) 據(jù) 采集卡實現(xiàn)對壓力傳感器和位移 傳 感 器的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，在 Windows 下采用 32 位動態(tài)鏈接庫驅(qū)動程序，在調(diào)用函數(shù)時，也要先在模塊中聲明要調(diào)用的函數(shù)所在的動態(tài)鏈接庫再調(diào)用。例如在模塊中用 Declare Function 定義 DRV_DeviceO噴函數(shù)在 adsapi32. dll 鏈接庫中，在以后編程過程中可直接使 用 DRV_DeviceO噴 函 數(shù)，實 現(xiàn) 對 PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡的底層操作。系統(tǒng)采用軟件觸發(fā)的方式進行采集，軟件觸發(fā)的方法比較容易實現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集流程圖如圖 3 所示。
可 用 DRV _ DeviceO噴 ( DeviceNumber，DeviceHandle ) 函 數(shù) 打 開 數(shù) 據(jù) 采 集 設(shè) 備，DeviceNumber 是 數(shù) 據(jù) 采 集 的 通 道，系 統(tǒng) 的DeviceNumber 是 005，即 1 個壓力傳感器、4 個位移傳感器，用 DRV_MAIConfig 函數(shù)設(shè)置 1 個壓力傳感器和 4 個位移傳感器輸入值所在數(shù)據(jù)采集通道取值范圍。DRV_MAIVoltageIn 函 數(shù) 讀 取 指 定 數(shù) 據(jù) 采 集通道的電壓值。需先配置采集卡，再采集數(shù)據(jù)。使用函數(shù)來配置采集卡，首先要對其參數(shù) ptMAIConfig的各 個 成 員 賦 值 后，調(diào) 用 函 數(shù) DRV _ MAIConfig( DeviceHandle， ptMAIConfig ) ， 然 后 對 參 數(shù)ptMAIVoltageIn 各 個 成 員 賦 值，使 用 函 數(shù) DRV _MAIVoltageIn ( DeviceHandle，ptMAIVoltageIn ) 得 到電壓量。
3、數(shù)據(jù)存儲模塊
1 個試樣完成數(shù)據(jù)采集、處理后，得到的成功測試數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)庫中備用。

四、結(jié)果與分析
1、試 驗
系統(tǒng) 中 輸 入 數(shù) 據(jù) 采 集 卡 PCI-1711 的 壓 力 和 位移模擬量，都是以電壓的形式，如果接錯就有可能損壞系統(tǒng)，在 PCI-1711 卡上信號 輸 入 端，選 擇68 引 腳接壓力傳感器，34 引腳到 37 引腳接 位移傳 感 器。每個傳感器的地接到 60 引 腳 和26 引腳。本文選 擇 面 密 度 為 350、200、150 g /m2 3 種 樣品進行檢測，分別以 1、2、3 表示，然后對每種樣品測試脹破強度并求出補償后的脹破強度。
表 1 列出了 1、2、3 號 3 種試樣的測試值，其中實測值為補償前的測試數(shù)據(jù)，測 試 條 件 為: 常 壓、25 ℃ 、相對濕度 60% 。從所測數(shù)據(jù)可看出，補償后的值一般比實際值略小。因為試樣在膜片的作用下脹破的地方先鼓包，再破裂。鼓起的包有一定的容量，補償后注入膜片下的液體比沒補償時要多這個容積，膜片會脹得更大一些，減去膜片張力值就會更多，因為減去的是計算得到標(biāo)準(zhǔn)膜片的標(biāo)定值，所以算出的值就會小一些。
2、結(jié)果分析
土工布試樣在膜片的作用下臨界脹破時鼓出部分可以近似為長條楔形，如圖 4 所示。設(shè)定從鼓起的zui高點到長 條 楔 形 一 側(cè) 底 部 的 長 度 為 s，zui 高 點的高度為 h，長條楔形的長軸為 m，短軸為 r。

五、結(jié) 語
系統(tǒng) 選 用 驅(qū) 動 卡 PCI-1240 控 制 步 進 電 動 機 帶動加壓裝置對試樣加壓，高速數(shù)據(jù)采集卡 PCI-1711通過提高數(shù)據(jù)的采樣傳輸速度，極大提高了采集數(shù)據(jù)的精度。利用該卡的強大功能對所測得的數(shù)據(jù)進行處理、分析，可使得到的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。用膜片補償?shù)姆椒▽y試結(jié)果使用數(shù)學(xué)模型進行分析、修正，對提高我國土工布的自動檢測水平具有現(xiàn)實意義。