摘要：介紹了汽車板簧剛度測(cè)試中所采用的一種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提出了一種廉價(jià)實(shí)現(xiàn)高精度高效率連續(xù)數(shù)據(jù)采集的方法。采用力和位移傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、通用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的辦公自動(dòng)化軟件MicrosoftExcel，實(shí)現(xiàn)汽車板簧剛度連續(xù)測(cè)試，數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集和處理，提高了測(cè)試精度和工作效率。
關(guān)鍵詞：板簧剛度采集系統(tǒng)

1引言

在汽車結(jié)構(gòu)中有很多彈性元件，汽車鋼板彈簧是汽車懸架系統(tǒng)中最大的承載彈性元件。因此，其載荷（力）與變形（直線位移）之間的關(guān)系——?jiǎng)偠仁且粋€(gè)十分重要的考核指標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，涉及頻度比較高的是靜剛度。在汽車板簧的生產(chǎn)過(guò)程中，材料、工藝變化，都必須進(jìn)行板簧的性能檢測(cè)。

一般物體的剛度是非線形的，載荷變形形成遲滯回線，回線所包圍的面積即為物體由加載到卸載所消耗的能量。用簡(jiǎn)單的一個(gè)比數(shù)來(lái)表達(dá)物體的剛度是線性處理的結(jié)果是不確切的。但有的物體剛度接近線形，所以常用靜剛度代替和表述復(fù)雜的力學(xué)機(jī)理。靜剛度是物體在力的作用下發(fā)生變形，力與相應(yīng)變形之間比即為物體的靜剛度，K=△P/△f，其中△P為力變化值，單位N；△f為位移變化值，單位mm。所以在板簧的剛度測(cè)試中，我們采用全程連續(xù)數(shù)據(jù)采集法，可以準(zhǔn)確直觀地反映板簧剛度的實(shí)際情況。

由于一般板簧的剛度變化是接近于線性變化，我們可以以靜剛度來(lái)表示其彈性特征。而在非線性板簧中的剛度，也可簡(jiǎn)化成幾段直線段來(lái)處理。

剛度的測(cè)量主要是采集力值與位移值數(shù)據(jù)。通常板簧傳統(tǒng)的靜剛度測(cè)試方法是沿用逐點(diǎn)測(cè)量、讀數(shù)的測(cè)量方法。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)液壓式（或機(jī)械式）壓力試驗(yàn)機(jī)加載，板簧運(yùn)行到相應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)位置上，其載荷由試驗(yàn)機(jī)度量盤指示，變形的位移值通過(guò)標(biāo)尺指示，由人工讀數(shù)的辦法記錄該點(diǎn)的載荷、位移值，然后通過(guò)手工計(jì)算得到板簧的剛度值。該方法的缺點(diǎn)是，測(cè)試精度較差，工作量大，效率低，無(wú)法得到連續(xù)的剛度曲線，可能導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的重大偏差。而且該類機(jī)器滿量程較大，測(cè)試小載荷板簧時(shí)，誤差很大。所以如在板簧剛度試驗(yàn)中采用計(jì)算機(jī)全程連續(xù)數(shù)據(jù)采集、軟件分析的方法，可以方便地解決該問(wèn)題。

2系統(tǒng)原理

試驗(yàn)前，將力與位移傳感器安裝在標(biāo)準(zhǔn)液壓式（或機(jī)械式）壓力試驗(yàn)機(jī)上，并與計(jì)算機(jī)連接。板簧按裝車狀態(tài)裝夾到位。預(yù)加載三次，消除殘余應(yīng)力、偶然誤差的影響。打開(kāi)計(jì)算機(jī)專用的數(shù)據(jù)采集軟件，設(shè)置好參數(shù)（切換到所用的傳感器標(biāo)定系數(shù)等），儀器進(jìn)行自檢程序無(wú)錯(cuò)后，開(kāi)始加、卸載測(cè)試，數(shù)據(jù)采集開(kāi)始。

測(cè)試過(guò)程中力與位移傳感器的二路信號(hào)通過(guò)接口卡，經(jīng)過(guò)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，由專用的數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行采集，力與位移曲線在線顯示到計(jì)算機(jī)屏幕上。到達(dá)設(shè)定的最大載荷點(diǎn)后，開(kāi)始卸載，重復(fù)采集過(guò)程。

同時(shí)該數(shù)據(jù)由專用數(shù)據(jù)格式存入MicrosoftExcel工作簿。加、卸載測(cè)試完畢，關(guān)閉應(yīng)用采集程序，進(jìn)入MicrosoftExcel程序，將保存的數(shù)據(jù)讀入到MicrosoftExcel程序中，調(diào)入圖表功能，以X、Y散點(diǎn)圖繪制板簧加、卸載完整的載荷—變形曲線（剛度曲線）（X：位移值/f、Y：力值/P）。在圖表中使用趨勢(shì)線，數(shù)據(jù)擬合，回歸分析得到二次方程代數(shù)式，其中，斜率即是板簧的剛度值。如是多級(jí)剛度板簧，取每一直線段回歸分析，可以得出板簧該段的剛度值。雖然有人認(rèn)為這樣操作太煩瑣，但是，MicrosoftExcel軟件應(yīng)用普及，圖表功能中趨勢(shì)線分析形式較靈活，完全能勝任剛度曲線的分析工作，所以沒(méi)有必要自己編制分析軟件。

該程序最大采集點(diǎn)數(shù)量可以達(dá)到500點(diǎn)。并可以在板簧運(yùn)行過(guò)程中采集任意一指定檢測(cè)位置點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，并計(jì)算其剛度值。如遇到多級(jí)剛度板簧，可以分段計(jì)算出各段剛度值。

3系統(tǒng)硬件

該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集控制裝置、計(jì)算機(jī)和采集、分析軟件四部份組成。

傳感器：位移、力傳感器。
數(shù)據(jù)采集控制裝置：采集測(cè)試核心，具有傳感器的放大器、A/D轉(zhuǎn)