动态应变测试仪的研究与设计（本科毕业论文设计）.doc
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动态应变测试仪的研究与设计（本科毕业论文设计）,摘要随着计算机技术的发展，仪器工业正在经历一场巨变。计算机强大的数据处理能力，使其可以在数据采集、后处理和表达中任意一个方面提升仪器性能。虚拟式动态应变仪正是利用虚拟仪器的优势，并结合pc标准配置——声卡，实现成本低廉、适应性强、精度较高的动态应变测试。本文介绍了虚拟仪器基...
内容介绍
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动态应变测试仪的研究与设计（本科毕业论文设计）
摘 要
随着计算机技术的发展，仪器工业正在经历一场巨变。计算机强大的数据处理能力，使其可以在数据采集、后处理和表达中任意一个方面提升仪器性能。虚拟式动态应变仪正是利用虚拟仪器的优势，并结合PC标准配置——声卡，实现成本低廉、适应性强、精度较高的动态应变测试。
本文介绍了虚拟仪器基本框架和总体设计思路。在此基础上，提出了基于PC声卡的虚拟动态应变测试仪的系统设计方案。文中重点讲解了该动态应变测试仪各模块的详细设计，包括数据采集、滤波、数据管理、时域分析和频域分析等模块，并给出了具体的设计方法和设计结果。
本设计以C++ Builder为软件开发平台，运用面向对象的编程设计方法，开发了虚拟式动态应变测试仪。该测试仪主要实现了应变信号的采集、滤波、显示、存储及频谱分析等功能，基本能满足一般测试要求。最后对本次设计做了总结，对进一步研究做出展望。
关键词：虚拟仪器，动态应变测量，声卡，软件开发
Abstract
The instrumentation industry is undergoing a variety of exciting changes as a result of the development of PCs. The computer can enhance the function of instrument in any of the areas in data acquisition, analysis, and performance. Combined with PC-standard configuration-sound card, the virtual dynamic strain measurement instrument take the advantages of virtual instrument, in order to achieve low costs, strong adaptability and high precision of the dynamic strain test.
This paper describes the basic framework and design ideas of virtual instrument. On this basis, we have proposed a virtual PC-based sound card dynamic strain measurement instrument in the system design. The article focuses on the virtual dynamic strain measurement instrument modules of the detailed design, including data collection, filtering, data management, time-domain analysis and frequency domain analysis module, and gives the specific design and design results.
This design uses object-oriented programming design method to develop the virtual dynamic measurement instrument at C++ Builder development platform. The main function of the measure instrument is to make the collection, filtering, display, storage, and spectral analysis of the strain signals come true, which can meet the basic requirements of general tests. Finally, we have made a conclusion and have proportion for further study.
Key words: virtual instrument, dynamic strain measurement, sound card, software development
目 录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
1 绪论 1
1.1 应变测试的意义 1
1.2 应变电测技术概述 1
1.2.1电阻应变传感器的发展概况 1
1.2.2应变测试仪的发展概况 2
1.3 虚拟仪器技术概述 2
1.4 本课题的研究意义 3
2 虚拟应变测试系统设计的理论基础 4
2.1 电阻应变电测技术 4
2.1.1 电阻应变片 4
2.1.2 应变测试电路 6
2.2 虚拟仪器技术 10
2.2.1 虚拟仪器的基本功能 10
2.2.2 虚拟仪器的结构 11
2.3 测试信号处理技术 13
2.3.1 信号数字分析的基本步骤 13
2.3.2 连续时间信号的采样 13
2.3.3信号的时域截断、泄漏与窗函数 16
2.3.4 数字信号频域分析基础 17
3 系统的硬件设计 19
3.1硬件方案设计 19
3.2 数据采集部分 19
3.2.1声卡的基本结构 19
3.2.2声卡的主要技术参数 20
3.2.3声卡的选用 21
3.3 放大器的选用 21
3.3.1磁带录放机放大电路 22
3.3.2耦合电路 23
4 系统的软件设计 24
4.1软件方案设计 24
4.2数据采集模块 24
4.2.1 相关Windows API函数 24
4.2.2声卡数据采集的实现过程 26
4.2.3程序设计 27
4.3数据后处理模块 30
4.3.1数字滤波 30
4.3.2数据管理 31
4.3.3时域分析 32
4.3.4频域分析 34
5 系统功能模块测试 35
5.1 系统功能概要 35
5.2 数据采集模块测试 35
5.3 滤波模块测试 35
5.4 标定模块测试 .35
5.5 时域分析模块测试 35
5.6 频域分析模块测试 35
6 结论 39
参考文献 43
附录A：图形显示 45
摘 要
随着计算机技术的发展，仪器工业正在经历一场巨变。计算机强大的数据处理能力，使其可以在数据采集、后处理和表达中任意一个方面提升仪器性能。虚拟式动态应变仪正是利用虚拟仪器的优势，并结合PC标准配置——声卡，实现成本低廉、适应性强、精度较高的动态应变测试。
本文介绍了虚拟仪器基本框架和总体设计思路。在此基础上，提出了基于PC声卡的虚拟动态应变测试仪的系统设计方案。文中重点讲解了该动态应变测试仪各模块的详细设计，包括数据采集、滤波、数据管理、时域分析和频域分析等模块，并给出了具体的设计方法和设计结果。
本设计以C++ Builder为软件开发平台，运用面向对象的编程设计方法，开发了虚拟式动态应变测试仪。该测试仪主要实现了应变信号的采集、滤波、显示、存储及频谱分析等功能，基本能满足一般测试要求。最后对本次设计做了总结，对进一步研究做出展望。
关键词：虚拟仪器，动态应变测量，声卡，软件开发
Abstract
The instrumentation industry is undergoing a variety of exciting changes as a result of the development of PCs. The computer can enhance the function of instrument in any of the areas in data acquisition, analysis, and performance. Combined with PC-standard configuration-sound card, the virtual dynamic strain measurement instrument take the advantages of virtual instrument, in order to achieve low costs, strong adaptability and high precision of the dynamic strain test.
This paper describes the basic framework and design ideas of virtual instrument. On this basis, we have proposed a virtual PC-based sound card dynamic strain measurement instrument in the system design. The article focuses on the virtual dynamic strain measurement instrument modules of the detailed design, including data collection, filtering, data management, time-domain analysis and frequency domain analysis module, and gives the specific design and design results.
This design uses object-oriented programming design method to develop the virtual dynamic measurement instrument at C++ Builder development platform. The main function of the measure instrument is to make the collection, filtering, display, storage, and spectral analysis of the strain signals come true, which can meet the basic requirements of general tests. Finally, we have made a conclusion and have proportion for further study.
Key words: virtual instrument, dynamic strain measurement, sound card, software development
目 录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
1 绪论 1
1.1 应变测试的意义 1
1.2 应变电测技术概述 1
1.2.1电阻应变传感器的发展概况 1
1.2.2应变测试仪的发展概况 2
1.3 虚拟仪器技术概述 2
1.4 本课题的研究意义 3
2 虚拟应变测试系统设计的理论基础 4
2.1 电阻应变电测技术 4
2.1.1 电阻应变片 4
2.1.2 应变测试电路 6
2.2 虚拟仪器技术 10
2.2.1 虚拟仪器的基本功能 10
2.2.2 虚拟仪器的结构 11
2.3 测试信号处理技术 13
2.3.1 信号数字分析的基本步骤 13
2.3.2 连续时间信号的采样 13
2.3.3信号的时域截断、泄漏与窗函数 16
2.3.4 数字信号频域分析基础 17
3 系统的硬件设计 19
3.1硬件方案设计 19
3.2 数据采集部分 19
3.2.1声卡的基本结构 19
3.2.2声卡的主要技术参数 20
3.2.3声卡的选用 21
3.3 放大器的选用 21
3.3.1磁带录放机放大电路 22
3.3.2耦合电路 23
4 系统的软件设计 24
4.1软件方案设计 24
4.2数据采集模块 24
4.2.1 相关Windows API函数 24
4.2.2声卡数据采集的实现过程 26
4.2.3程序设计 27
4.3数据后处理模块 30
4.3.1数字滤波 30
4.3.2数据管理 31
4.3.3时域分析 32
4.3.4频域分析 34
5 系统功能模块测试 35
5.1 系统功能概要 35
5.2 数据采集模块测试 35
5.3 滤波模块测试 35
5.4 标定模块测试 .35
5.5 时域分析模块测试 35
5.6 频域分析模块测试 35
6 结论 39
参考文献 43
附录A：图形显示 45
