一、硬件

本控制系统中，主要部件有：力传感器，位移传感器，直流驱动电机，数据采集卡，放大器，滤波器，电源及其相应控制分析程序等；其中硬件参数的选取主要依系统技术指标，其主要指标为：

负荷测量范围：0~700N; 0~2500N;

力传感器精度：0~700N ：0.15%; 0~2500N ：0.25%;

驱动梁位移速度：工作载荷速度0.1~20μm/s; 空载速度0~100μm/s

位移传感器精度： 0.5 μm；

测试行程：20mm;

装置环境：真空条件；室温~120℃；

传输线必须屏蔽处理；

以上部件中力传感器（包括放大器），位移传感器，直流驱动电机三者由我们采购完成，其具体参数见附件。数据采集卡，放大器，滤波器，电源等硬件参数需结合测试时所需工作参数指标而定，由程序编写单位完成方案提交，硬件的报价和采购。

控制系统精度要求

力传感器

力传感器信号采集精度达到 0.1%，采集数值不能有干扰导致的跳动，验收时采取测量电压数值，力传感器厂家提供曲线对比来验收。

位移传感器

光栅尺（数字量），采集精度在0.1%，采集数值不能有干扰导致的跳动

电机

用光栅尺作为反馈，控制电机，以实现闭环的实时控制。电机速度、方向、启停可调。

控制系统、配电箱及接线

控制平台的选用应保证以下几点要求：

采用我们建议的配电箱体，结构上紧凑，布局合理；整体尺寸要小；

系统及软件性能稳定（数据处理速度，信号控制）；功能性强（数字/模拟多通道接口，预留二次开发空间）；兼容性强（XP，Win7）；用USB或其他接口连接到我们的电脑上进行控制，软件可供我们自己安装在不同电脑上面

我们提供过真空的电线接头，由你们完成焊接电线等工作。

所有系统在真空仪器里面调试完毕，参数指标达到要求，方为验收通过

控制程序要求

具有拉伸、压缩两种工作模式（对应工作载荷速度0.1~20μm/s）；

具有开启、暂停、结束三种工作状态；

开启：根据拉伸/压缩工作模式，电机、传感器、采集记录分析软件等工作；

暂停/复位：摁“暂停/复位”电机、传感器，采集工作等暂停工作，但传感器所采集数据仍在保存状态； 再次摁“暂停/复位”后，电机工作，传感器、数据采集等接着暂停前状态继续工作；

结束：电机、传感器停止工作，数据完整保存；

具有进退、快进快退功能（对应空载速度0~100μm/s）；

该功能是在非测试模式下工作，减小整体测试时间；

实时显示并具有清零功能：

绝对力:

绝对位移：

力：最大力值、清零功能；

位移；最大位移值；清零功能；

整体测试时间

终止：当达到设定过载保护参数时，自动终止测试；

相对最大力：设定值

相对最大位移量：设定值

限位开关保护终止测试

力/位移传感器校准功能：

力传感器：

力传感器校准：传感器标准值（与输出信号相关，如5mV输出对应1000N）与测试值之间校准；摩擦力误差校准；

位移传感器：

样品实际变形值与测量值之间的校准；

注：以上校准建立在相应的函数关系上，并以界面可输入函数形式校准；校准标准以生成拉伸曲线与标准拉伸曲线吻合度达0.5%以上；

曲线显示：

力－位移曲线； 应力－应变曲线；

X-Y坐标轴范围设置：自动设置（最大值百分数）

光标读值显示；

自动标注工作暂停点；

放大、缩小功能；

注：生成曲线是否与标准曲线高度吻合，是否有波动，与控制器，采集卡（精度、采样频率等），滤波器，放大器等的功能相关；

数据结果输出：

生成单一测试数据文件（TXT,EXCLE格式），内容包含：测试时间；样品参数；测试参数；力－位移和应力－应变数据；

电源、传输线要求：

电源稳定性高；传输线屏蔽处理；以达到测试时对成像系统无干扰为准。

控制软件框架及界面

工具栏

文件：下拉栏为保存（以TXT格式保存界面中设置的参数、力位移曲线的参数及应力应变的参数）。

编辑：下拉栏为传感器校准，以采集传感器数据为基础加减一个函数。可以我们自己完成函数的编辑

帮助：下拉栏为用户手册，用户手册可以提供我们自定义编辑。

数据采集栏(直接用数值显示)

绝对力：力传感器采集的数据，单位N。

绝对位移：位移传感器采集的数据，单位微米。

力：任意大小的力清零以后输出的力（相当于最终测量的力减去清零时的力）。设置清零按钮可手动清零

位移 ：任意大小位移清零以后输出的位移（相当于最终测量的位移减去清零时的位移）设置清零按钮可手动清零

应力：力除以截面积，单位Mpa。

应变：位移除以样品标距，单位%

参数显示栏

参数设定

样品参数：

板状：长、宽、高，单位mm。留个区域有我们放置长宽高的示意图。

柱状：长、直径， 单位mm。留个区域有我们放置长、直径的示意图。

2种方式可选择，不能同时选择，选择后确认。

测试信息：

测试人员

测试时间

测试单位

控制参数：

拉伸、压缩可切换。

试验速度：可自定义输入，单位微米/S

终止方式：力终止方式，单位N，可手动输入数值，有数值范围的限定。

位移终止方式：单位微米，可手动输入数值，有数值范围的限定。

力位移曲线

鼠标光标移动可读取力、位移数值，左键框选可放大曲线，设计复位键使曲线回到最初的大小。双击曲线图可编辑曲线参数，包括X、Y范围设定，曲线采集速率

应力应变曲线

同力位移曲线。

启动控制栏

具有开启、暂停、结束三种工作状态；具有进退、快进快退功能（对应空载速度0~100μm/s）；

开启：根据拉伸/压缩工作模式，电机、传感器、采集记录分析软件等工作；

暂停/复位：摁“暂停/复位”电机、传感器，采集工作等暂停工作，但传感器所采集数据仍在保存状态； 再次摁“暂停/复位”后，电机工作，传感器、数据采集等接着暂停前状态继续工作；

结束：电机、传感器停止工作，数据完整保存；