材料缓冲性能测试系统的设计

1 前言

我们从1990年开始与西北机器厂合作，开发生产缓冲材料冲击试验机。并用Visual C++作为软件开发平台，开发了材料缓冲特性的测试系统。经过多年来不断的完善，已经成为功能强大、性能稳定的测试系统。2003年该测试系统获得陕西省教学成果二等奖。先后有北京印刷学院、株洲工学院、西安理工大学等院校购买我们的系统。

2 材料缓冲特性测试虚拟仪器的总体设计

本系统依照GB8167-87《包装用缓冲材料动态压缩试验方法》的要求，用于在缓冲材料冲击试验机上对缓冲材料进行缓冲性能动态压缩试验，以求得各种不同密度、不同配方的缓冲材料，如发泡聚乙烯、发泡聚苯乙烯、蜂窝纸板等，在不同的静应力下，对于不同跌落高度，材料所表现出的最大加速度——静应力曲线，缓冲系数——最大应力曲线，动态应力——应变等曲线和数据，用以进行运输包装件的缓冲衬垫的设计。是缓冲材料生产商（如泡沫塑料、蜂窝纸板等生产商）、贵重机电、家电设备（如计算机、电视机等）生产商、包装工程专业教学和科研不可缺少的试验装备。硬件部分由缓冲材料冲击试验机，加速度计，电荷放大器，计算机、数据采集板等部分组成。软件部分由数据采集、速度测试、数字滤波、数据分析、曲线显示、曲线拟合、实验报告等几个模块组成(图1)。

图 1 材料缓冲性能虚拟仪器总体设计

3 系统构成：

（1）Y52-2/ZF缓冲材料冲击试验机台体 1台
滑台最大落下高度 1200mm
最大跌落重量 50kgf
轻台自重 2kgf（最小静应力500Pa）
重台自重 7kgf
最小重量增量 1kgf
（2）数据采集接口板 1台；
（3）压电型加速度计 1只
（4）试验机控制器 1台
（5）电荷放大器 1台
（6）缓冲材料动态压缩试验数据采集与处理软件（Windows界面，VC编程）
专业版 ITHC-Pro2.0 1套
演示版 ITHC-Demo2.0 1套

4 系统特点：

（1）任意情况下都能可靠采集冲击加速度—时间信号（图2）。

图2 加速度时间曲线

（2）提供各种FIR数字滤波器对加速度信号进行滤波，保证了信号不会失真，这对于研究缓冲材料力学性能，开发新型缓冲材料特别重要（图3）。 [p]

图 3 数字滤波器和滤波后的曲线

（3）以线性或对数方式显示最大加速度-静应力，缓冲系数-最大应力和动态应力-应变等曲线。既可以单一地显示曲线，又可以把拟合曲线和原始离散数据同时显示（图4）。

图 4 用对数方式输出的拟合后的最大加速度静应力曲线

（4）提供多种曲线拟合方案，特别是手工拟合，更使您得心应手。用离散数据去拟合曲线的工作是很复杂的。虽有人提供了200多种函数，供拟合数据使用，但还没有一种适合任意一组离散数据的通用的方法。我们给出的手工拟合法使您能随心所欲地生成光滑连续的拟合曲线。
（5）随意的取图功能使您能得到您想要的任意一幅图
（6）全自动命名文件，无需人为干预

图 5拟合后的缓冲系数曲线

关于测试系统的详细情况请登陆：www.testimpact.com，并欢迎来电0910-3572033询问。

5结束语

基于虚拟仪器技术，开发出的材料动态压缩试验的虚拟仪器，它具有操作简单、功能强大、数据能永久性保存，自动化、可视化程度高等特点，为贯彻实施国家标准提供了强有力的支持，作为缓冲材料动态压缩测试的专用虚拟仪器，填补了国内的空白，对于缓冲材料的研究、试验和测试有重要的意义。

[参考文献]
[1] 彭国勋等.运输包装[M]. 北京.印刷工业出版社,2000.
[2] 山静民等.包装测试技术[M].北京.印刷工业出版社,1999.
[3] 山静民.材料缓冲系数的快速测试方法[J].包装工程,20(3)，1999.
[4] 山静民等.缓冲材料冲击试验机的数据采集和处理系统[J].中国包装.19(3),1999
[5] 山静民、陈满儒、谭志明.缓冲系统振动特性的扫频测试[J]. 包装工程,23(4)，2002