强干扰条件下的多通道温度高速采集及数据处理系统切断车刀
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强干扰条件下的多通道温度高速采集及数据处理系统
强干扰条件下的多通道温度高速采集及数据处理系统 2011年12月09日 来源： MULTICHANNEL RAPID DATA ACQUISITION AND ADMINISTRATION SYSTEM IN STRONG INTERFERENCE ENVIRONMENTHarbin Research Institute of Technology Zhang Rui, Chen Peiyin， Qu WeiliAbstract The system of temperatures measuring in DOS operating system has some difficulties of managing memory and inconvenience of data processing. Moreover in Windows operating system, due to multithreading time-sharing, gather timer is inaccurate, and it only realizes 55 ms interval timer. Further more its thread grade is low and its error is about 10%. It is difficult to gather accurately. We develop a Multichannel Rapid Data Acquisition and Administration system in operating Windows operating system that can gather in accurate timer. A/D card which conversion accuracy is 12bit and can gather 8-channel temperature was employed. This system uses API function, multithreading and dynamic link libraries. User can easily operate and analyze data. The system can displace and expand and can be used in strong interference environment.Key words: rapid data acquisition, multithread, dynamic-link libraries0 序 言 在焊接生产过程及科学研究中，焊接温度的测量技术是一个重要的研究手段。焊接是一个高度不均匀的热加工过程，焊接温度场是所有焊接问题产生的主要因素，因此对焊接过程进行温度测量是了解焊接过程温度变化规律、应力变化规律的基础。在焊接温度场、应力场的计算机数值模拟研究中，也必须通过实际测量，校正数学模型，验证模拟结果。 随着计算机技术的发展，DOS环境下多通道温度采集及数据处理系统已常见，但DOS环境已被Windows环境取代，很多数据处理工具都是Windows环境下的，操作起来很困难，且由于DOS环境内存管理困难，单线程操作等弊端，存在测量过程死机、抗干扰能力弱等现象。现有Windows环境下采集系统由于多线程分时造成采集时钟不准确，一般编程方法只能实现间隔最小55 ms的时钟，且线程等级很低，一般误差为10%左右，难以实现精确时钟采集。而且焊接过程温度变化比较剧烈，电弧及焊机产生的干扰极大，如何能准确的记录测点温度变化规律，分析焊接热循环规律是焊接工作者需要解决的难题。 1 通道温度采集硬件系统 多通道温度采集系统硬件结构见图1，热电耦为温度传感器，负责将温度值转化为电量信号；滤波电路，去除干扰信号；多路模拟开关，在程序控制下实施各通道切换；光电隔离，保证外界干扰的大电流、大电压不对计算机内部产生损害；程控放大器，在程序控制下将输入的毫伏级信号放大到程序指定倍数；A/D转换部分，将放大后的连续模拟信号转化为离散的数字信号；计算机，控制数据采集进程，并对数据进行处理分析。 1.1 A/D转换卡本系统采用HY-6040型A/D转换板，该板适用于IBM PC/XT及兼容机运行。A/D转换为12位字长，通过率为10 kHz,并提供2路隔离型数字输入和2路隔离型数字输出通道，该板采用三总线隔离的形式大大提高了抗干扰能力，技术指标见表1。 1.2 硬件系统抗干扰措施 由于焊接过程各类干扰极大，同时为保证及时准确的测量测点温度，又将热电耦与工件直接连接（储能焊接），这样往往会产生几伏的感应电压，共模干扰严重，而测量信号为毫伏级信号，所以，提高系统抗干扰能力是系统成败的关键。综合考虑各方面的因素，采用了以下措施： 使用HY-6040A/D转换卡的8通道双端输入功能，并采用光电隔离，由于光电耦合器传输比很小，发光二极管只有通过一定电流时才能发光，即使干扰电压很高的情况下，由于没有足够的能量，仍不能使二极管发光，因此可以有效的抑制掉干扰信号。 低输入端与地线形成偏置电路，信号电路间使用低通滤波电路，通过频率5 Hz，可有效的去除电弧产生的高频干扰信号；增益值设定为100，提高了小信号的识别能力；使用屏蔽线双绞线，屏蔽线、工件接地，减小测点接触面积，采用浮地屏蔽技术。2 温度采集处理系统的软件设计2.1 整体设计方案 本软件系统是采用Visual C++、C++ Builder混合编程、使用面向对象设计（OOP-object Oriented Programming）方法完成的Windows 95以上操作系统使用的数据采集处理系统。本系统充分发挥Windows程序设计的优势所在，使用Windows消息处理机制对整体进行设计，使用Win32动态内存管理模式，使用多线程技术使采集触发时钟更准确，采用了Windows编程的可嵌入多种编程语言的动态连接库技术，对采集数据自动计