一種速度測定儀器的研制
發布時間：2017-09-01
1 測定儀概述
電器行業中的冰箱、洗衣機要做一些測試, 例如老化、抗疲勞、抗碰撞等試驗, 這些試驗在國家標準中都有明確的指標規定。碰撞試驗中, 被測產品被固定于一快速行進的載體上, 當運行到規定的速度范圍時, 載體與碰撞體相撞, 此后再將被測產品通電使用, 檢測相撞沖擊對產品正常使用是否有所影響。碰撞試驗過程見圖1, 將裝有滾輪的載體( 裝有被測產品) 置于可調傾角的斜面上,由初始位置滾動一段位移后與碰撞體相撞, 傾角不同, 最終達到的速度也不相同, 這些速度應與規定的速度范圍相對應。要達到規定的速度范圍通常是通過調整斜面的傾角 (可方便調整) 實現, 而其速度可由下式算得。因 s=0.5 at2; a=gsinθ; 故;式中: s 為位移; a 為加速度;g 為重力加速度; θ為傾角。這樣算得的速度忽略了摩擦力及其它阻力的影響; 在位移既定時, 速度只與傾角有關。實際上, 摩擦力對速度影響是很大的, 用上式算出的速度誤差也很大。怎樣精確得到速度值, 并與規定的速度范圍相對應, 廠方設想了許多方法, 但是這些方法不是造價高, 就是誤差大, 不夠理想。因此亟待研究一種實現所述碰撞速度進行現場實時測量的儀器。
2 方案設計[1]
根據現有速度測定方法的不足, 采用微分原理, 設計出了一種斜面碰撞試驗中能準確獲得碰撞載體速度的儀器, 并且操作方便、控制易行, 還能實時打印。
2.1 結構設計
圖2 示出測試儀器的組成。在碰撞試驗斜面的特定位置, 固定一對紅外發光管和接收管, 一直處于感應狀態, 而在被測產品載體的相應位置裝上一個寬度 L的窄條( 可阻擋紅外線透過); 調整紅外發光管和接收管位置調整結構、窄條調整裝置, 使得當載體由初始位置運行至距碰撞體 L 遠時, 窄條阻擋紅外發光管, 數據采集處理模塊采集信號, 儀器開始計時; 而當載體即將與碰撞體接觸時, 窄條脫離紅外發光管發射的光束,紅外發光管和接收管又處于感應狀態, 數據采集處理模塊再次采集信號, 計時結束。根據信號的不同, 系統啟動軟件模型進行處理, 也就是說載體與碰撞體接觸時, 運行 L 位移所用的時間 T 可以獲得。根據公式: V=L/T。其中, V 為平均速度。這段距離的平均速度也可求得。如果窄條足夠窄, 該平均速度理論上等于載體與碰撞體接觸時的速度。系統能將速度及日期、時間傳送給顯示裝置和打印裝置, 就可進行實時顯示、打印。
2.2 電路設計[2]
紅外接收管的輸出是一個脈沖信號, 經光隔去干擾后, 由驅動電路將信號提供給 8031 單片機的中斷口, 中斷響應后, CPU 執行中斷服務程序, 用已建立的數學模型計算出載體與碰撞體接觸時的瞬時速度, 然后通過串行接口將數據傳送給顯示裝置, 實時顯示碰撞瞬間的時間與速度, 再通過并行接口將數據傳送給打印裝置, 實時打印碰撞瞬間的時間與速度, 其原理框圖見圖 3。
3 結束語
本文中的速度測定儀器是專為電器行業做碰撞實驗而研制開發的一種儀器, 在做碰撞實驗時, 能夠實時準確測定運行載體碰撞時的瞬時速度, 并能實時顯示、打印。這種速度測定儀器為智能化儀器, 避免了忽略摩擦力和人工計算帶來的誤差, 提高了檢測效率和準確度, 使測定數據更具有實效性和準確性。解決了困擾電器廠家許久的問題, 巧妙地運用微分原理測定了運行載體碰撞時的瞬時速度, 且造價低、實用性強。
摘自：中國計量測控網
