一種凍土試驗數據采集處理系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種凍土試驗數據采集處理系統。
【背景技術】
[0002] 凍土是溫度低于或等于0°C，且含有冰的土體或巖體。凍土研究對于寒區工程建 設和凍害防治具有重大意義。動圖實驗測試的要求越來越高，一方面，要求能夠測試更多的 參數，另一方面，對于已經能夠測試的參數，要求能夠實時顯示、以便監控試驗過程并及時 調整試驗方案。要獲得高質量的凍土試驗數據，需要選擇高精度的傳感器及相應的數據采 集儀。隨著技術水平的提高，用于凍土測試的傳感器種類越來越多、測試范圍越來越廣、分 辨率越來越高，另外，數據采集儀的性能也不斷提高、越來越穩定。凍土試驗測試的參數，最 主要的是溫度、水分、壓力、位移及振動加速度，其他參數的測試原理與這些參數相同，或者 可以通過這些參數換算出來。要獲得溫度、水分、壓力、位移、振動加速度等主要參數，需要 使用各類傳感器，然后通過數據采集儀及自帶的數據采集軟件將測得的原始電信號采集出 來。當一個凍土試驗過程需要測試多個參數時，會存在如下問題： (1)每一種傳感器都要求與自身匹配的數據采集儀及數據采集軟件，這樣，就需要多種 類型的數據采集儀及數據采集軟件。不同的數據采集儀需要不同的數據傳輸端口，如USB 端口、R232串行端口、LPT并行端口等。如果使用一臺計算機，這些端口可能會發生沖突； 而且不同的數據采集軟件安裝在同一個計算機上，也會出現不兼容的現象。因此，往往使用 多臺計算機來連接不同的數據采集儀、并安裝采集軟件，使試驗過程十分繁瑣。
[0003] (2)由于傳感器類型、數據采集儀類型及相應的數據采集軟件都各不相同，因此采 集得到的數據類型、格式等差異很大，使得試驗數據的后處理過程十分復雜。
[0004] (3)每一種傳感器使用之前都要進行標定，獲得傳感器輸出原始電信號與所測參 數之間的轉換公式及標定系數，而且這些轉換公式往往比較復雜。使用時，數據采集儀采得 傳感器輸出的原始電信號，然后利用轉換公式和標定系數將原始電信號轉換成所測參數。 譬如，使用熱敏電阻溫度傳感器時，將測得的電阻信號轉換成溫度數據；使用水分傳感器 時，將測得的電壓信號轉換成水分數據；使用壓力傳感器時，將測得的電流、電壓信號或電 阻信號轉換成壓力數據；使用位移傳感器時，將測得的電壓信號轉換成為位移數據；使用 振動加速度傳感器時，將測得的電壓信號轉換成加速度數據。一般數據采集儀自帶的數據 采集軟件重點放在與硬件的連接和兼容性上，僅能進行簡單的數據轉換，不能用復雜的轉 換公式來進行數據轉換，也就是說，不能完成上述傳感器輸出原始電信號和所測參數之間 的轉換，還需要利用其他的數據處理軟件進行轉換，進一步增加了試驗過程的復雜性。
[0005] Labview是美國國家儀器公司（NI)研發的一個儀器開發軟件，是目前公認的較好 的開發平臺，具有與多個數據采集儀兼容的特點。
【發明內容】
[0006] 鑒于上述，本發明的目的旨在提供一種凍土試驗數據采集處理系統。該系統適合 凍土試驗的要求，可以通過數據采集儀多通道采集溫度、水分、壓力、位移、加速度傳感器的 信號，并進行實時的數據轉換和顯示，能將轉換后的數據以統一的格式保存、輸出。 本發明的目的是這樣實現的：一種凍土試驗數據采集處理系統，由溫度傳感器、水分傳 感器、壓力傳感器、位移傳感器、加速度傳感器、直流恒壓電源、信號調理器、DT系列數據采 集儀、DAQ系列數據采集儀、計算機、基于Labview的凍土試驗數據采集處理軟件組成；溫 度、水分、壓力、位移傳感器的一端與直流恒壓電源通過導線相連，另一端與DT系列數據采 集儀通過信號線相連，直流恒壓電源為溫度、水分、壓力、位移傳感器供電，DT系列數據采 集儀采集各傳感器輸出的信號；加速度傳感器的一端與直流恒壓電源通過導線相連，另一 端與信號調理器通過導線相連，信號調理器與DAQ系列數據采集儀通過信號線相連，直流 恒壓電源為加速度傳感器供電，信號調理器對加速度傳感器輸出的信號進行處理并傳輸給 DAQ系列數據采集儀；DT系列數據采集儀和DAQ系列數據采集儀都與計算機通過數據線相 連，將采集到的原始電信號上傳給計算機；基于labview的凍土試驗數據采集處理軟件安 裝在計算機上，給數據采集儀發送命令進行數據采集，并對上傳的原始電信號進行處理和 顯示； 基于Labview的凍土試驗數據采集處理軟件包括標定系數文件導入模塊、數據采集和 處理模塊、數據編輯和顯示模塊、數據存儲和輸出模塊；試驗前將所用到的傳感器歸類，并 將每一類傳感器的標定系數做成標定系數文件，該文件的表頭為傳感器編號；標定系數文 件導入模塊的功能是將各類傳感器的標定系數文件導入；數據采集和轉換模塊的功能是進 行采集設置，并給數據采集儀發送命令，最后循環采集電壓、電流或電阻原始電信號并轉換 成所測的參數值；數據編輯和顯示模塊的功能是對原始電信號或轉換后的溫度、水分、壓 力、位移、加速度各參數進行編輯并實時顯示于列表框或波形圖中；數據存儲及輸出模塊的 功能是及時保存原始電信號或轉換后的溫度、水分、壓力、位移、加速度各參數。
[0007] 本發明的優點： 該系統克服現有凍土試驗數據采集系統需要多臺計算機來連接不同類型的數據采集 儀和安裝多個數據采集軟件的弱點，以及不能實時顯示所測參數的弱點，按照凍土試驗的 要求，基于labview的凍土試驗數據采集處理軟件安裝在計算機上，能夠與多個數據采集 儀兼容，可以多通道采集溫度、水分、壓力、位移、加速度等傳感器的信號，可進行實時的數 據轉換和顯示，并能將轉換后的數據以統一的格式保存、輸出。完成凍土試驗溫度、水分、壓 力、位移及振動加速度參數的測試。
【附圖說明】
[0008] 圖1是凍土試驗數據采集處理系統框圖。
[0009] 圖2是圖1中基于Labview的凍土試驗數據采集處理軟件各模塊功能圖。
[0010] 圖3是圖1中基于Labview的凍土試驗數據采集處理軟件標定系數文件導入模塊 界面。
[0011] 圖4是圖1中基于Labview的凍土試驗數據采集處理軟件數據采集和轉換模塊的 界面。
[0012] 圖5是圖1