软件部分优化策略及调试经验

数据采集系统的软件部分是利用Labview 软件编制的信号采集程序，主要包括采集通道的选择、采样率及采样点数的选择、输入的电压设置和信号采集的显示区域，此外还设计了采集停止的控制开关。设计采集面板如图6.12 所示，程序设计如图6.14 所示。

测试多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料的性能时，首先驱动电机，利用电机调速器调节好电机的转速，让电机处于工作状态，在线圈内没有通电的情况下，打开数据采集面板，根据选择的数据采集模块设置好采集通道，选择运行，此时出现在外力为零时的初始电压信号，显示约为1.425 V。根据期望的电流值调节供电电压，接通时间继电器的开关，由于接通了线圈中的电流，储存在多孔泡沫金属内的磁流变液开始上升，逐渐填充剪切间隙，产生磁流变效应。由于电机的转动，产生了剪切力，该力通过位于测试机械下部的连接杆及悬臂梁传递给图6.6 中所示的力传感器，力传感器再将检测到的力信号传递给数据采集模块，输入计算机进行保存。

采集面板上出现的实时信号描述如下：在电流接通后，经过一段时间，电压信号出现阶跃，如图6.15 所示，这时的电压信号可以转换为输入的力信号（实时图中的处理方法下同），在采集到的信号平稳后，按采集面板上的“停止”按钮，得到在该电流下的多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料产生的剪切力，根据悬臂梁的力臂，即可得到此时多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料的剪切转矩。

图6.15　通电前后力传感器检测到的信号实时图

磁流变液的响应时间为毫秒级，对于多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料而言，也在毫秒级的范围内，本文选择了两路不同的信号通道：一个通道用于检测线圈通电的时刻，主要包括数据采集模块和计算机软件运行的响应时间；另一个通道用于检测产生剪切转矩的时间，主要包括力传感器、数据采集模块以及计算机软件运行等的响应时间。考虑到不同的采集通道的响应时间可能会引起误差，实验前单独对其进行测试，测试的结果表明，在同时提供电压信号的情况下，两个通道获得信号的时间相隔不到1 ms，因此，可以忽略不同通道的响应时间对多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料响应时间的影响。利用上述测试的两个通道设计的响应时间测试原理如图6.16 所示。其中t1，t2，t3，t4 分别代表多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料、力传感器、采集卡以及计算机（包括软件运行）的响应时间，根据图6.16（a），多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料的响应时间t1=（t1 + t2 + t3 + t4） -（t2 + t3 + t4），通道1 和通道2 响应时间的差值就是多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料和力传感器的响应时间之和，根据图6.16（b），测得力传感器的响应时间t2，即可得到多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料的响应时间t1。(www.xing528.com)

图6.16　多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料响应时间的测试原理

（a）阻尼材料和力传感器的响应时间测试；（b）力传感器的响应时间测试

图6.17　力传感器响应时间的测试

根据图6.16（b），对力传感器的响应时间进行了测试，结果如图6.17 所示。图6.17 中采用了一个电压（参比电压）作为参考，参比电压和力传感器的电源通过同一开关进行控制，也就是力传感器和参比电压同时开始，其中的参比电压通道的响应时间主要包括采集模块和计算机及软件的响应时间，而力传感器通道信号的响应时间主要包括力传感器和参比电压的响应时间，两者之差即为力传感器的响应时间，根据图6.17，从初态到稳态，参比电压信号和力传感器信号所需时间基本相等，可以认为力传感器的响应时间很小，所以忽略其对多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料响应时间的影响。据此分析，两通道的响应时间之差即为多孔泡沫金属磁流变液阻尼材料的响应时间。