碰撞瞬间的撞击力测量方法

在实验和生产过程中很多情况需要进行一些碰撞、爆炸、突变等一些实验。而这些实验过程相对来说都比较短暂常见的力值测量设备难以对其过程进行相关的测量。

瞬态数字测量，把力传感器和现代数字测量技术结合起来，采用高精度力传感器和现代的告诉采集系统，以及相关的专业软件实现对冲击力的整个过程的监测和测量。

所需设备：

1、测力传感器

2、0-5V电压输出变送器

3、DAQ采集卡

4、数据采集软件

5、三芯、四芯屏蔽线、USB连接线等附件

安装步骤：

1、将测力传感器安装在要撞击的位置

2、将测力传感器的出线连接至变送器

（红线：电源+  

  黑线：电源-  

  绿线：信号+

  白线：信号-）

3、给变送器供电：GND连接至24V电源-  供电连接至24V电源-

4、将变送器连接至采集卡

5、采集卡插入至电脑USB接口

6、电脑安装数据采集软件

原理阐述：

1）测力传感器工作原理

电阻应变式测力传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

2）0-5V电压输出变送器

高精度集成运算放大器是指那些失调电压小，温度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。这类运算放大器的噪声也比较小。其中单片高精度集成运算放大器的失调电压可小到几微伏，温度漂移小到几十微伏每摄氏度。

3）DAQ采集卡

 DAQ采集卡是一款基于 USB总线的精巧型信号采集器。外形与 U 盘相似，但其内部却集成了高速AD和复合功能的输入输出双向数字接口。它能 够采集±5V之间的单端电压信号，采样率高达 100Ksps，并且内置了放大器，可以由外部的 增益电阻来设置放大倍数。采集到的信号数据可以连续不断的传送到计算机，通过使用配套应用软件或另行编程，可以实现电压表、虚拟示波器、信号记录仪、频谱分析仪等多种高级 功能。

DAQ采集卡将电压输出变送器的电压信号采集过来并通过AD转换功能将电压转换至数字信号，并通过USB2.0高速接口与电脑通讯，DAQ采集卡的采集频率最高可达100kHz（即每秒钟采集10万次），从而可以实现电脑采集碰撞瞬间的力值。

4）数据采集软件

对称重传感器、压力变送器、位移传感器等各类传感器采集到的数据通过数据采集卡采集到计算机。

软件可以设置采集频率，最高可达100kHz。可以对碰撞、撞击、爆炸、等时间内的力值、压强、扭矩值等物理量的突变进行精确的采集。

软件根据所采集到的数据绘制时间-力值的曲线图，以便更直观观测数据的变化过程及规律。并可以设置门限报警等功能。

设备照片：

测力传感器：

0-5V电压输出变送器

数据采集软件

注意事项

1、传感器安装的时候要注意碰撞的方向要与传感器受力方向一致，勿造成片在线向

2、传感器与变送器连接的时候四芯屏蔽线的屏蔽端要接外壳

3、用户须注意电源的开关顺序，使用时要求先将采集卡连至计算机，而后开启供电源电源；关闭时先关信号源电源，后将设备断电。 

4、将采集卡拔离计算机后，请间隔一定时间再重新插入。拔插过快有可能造成计算机系统配置驱动异常，此时请重新拔插采集卡。

方案设计：

吴天翔    （苏州奥巴特尔高级工程师）

Email: szobte@163.com

Tel:   18662247704苏州奥巴特尔自动化设备有限公司
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