减震器示功特性测控系统设计毕业论文

江苏科技大学本科毕业论文本科毕业论文减震器示功特性测控系统设计Indicatormeasurementandcontrolsystemdesignofshockabsorber江苏科技大学本科毕业论文第一章绪论1.1前言随着社会的不断发展，人们对汽车的要求也越来越高，包括有汽车的动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、通过性等性能的要求。减震器是安装在车体和负重轮之间的一个阻尼元件，其作用是衰减车体的振动并阻止共振情况下车体振幅的无限增大，能减小车体振动的振幅和振动次数，因而能延长弹性元件的疲劳寿命和提高人乘车的舒适性。长期以来，人们对汽车的平顺性一直都在研究，在技术上也有重大的改进，研究发现减震器是改善汽车平顺性的最好途径。一个好的减震器能够使车的寿命增长，驾驶员操纵轻便，乘员更加舒服。近年来，中国的减震器市场保持着增长的态势。汽车工业在我国已有50多年的发展历史，而汽车产业真正得到快速发展是从上世纪90年代开始的。现在汽车工业在我国经济中已占有很重要的地位，成为了拉动我国经济发展的“火车头”。汽车产业的升级换代，与我国的其他行业共同繁荣和进步，共同推动着我国经济的崛起。2001年我国汽车千人保有量仅为14台，2008年汽车保有量为49台；2001年轿车千人保有量仅为7.8台，2008年上升至34台。2002年成为汽车工业发展的私车普及年，其标志是轿车产销量占汽车市场的比例跃升到34%的高位，结束了轿车发展连续五年徘徊在30%的局面。2006又突破50%的平台，仅仅用了四年。随后轿车份额相对稳定，MPV、SUV市场开始成为关注的热点。2007年中国汽车产量近890万辆，2008年达到934万，在随后的几年中，汽车产量一直在上升。我国汽车产量的年增长幅度令世界瞩目。由于发达国家的汽车产量增长停滞，发展中国家的增长成为世界汽车产量的核心热点。以中国为代表的新兴国家增长迅猛，中国汽车的销售量已经占到世界的15%以上，并且增长量处于世界第一。除了对汽车减震器进行了研究，摩托车的减震器研究也是非常必要的。摩托车作为一种代步工具，90%以上的产量分布在亚洲和欧洲十多个国家和地区，90年代以来，部分发展中国家经济蓬勃发展，促进了摩托车生产和需求的持续增长，世界摩托车行业在上世纪90年代经历了飞速的发展，整个摩托车行业获得了新生。我国摩托车行业自新中国成立以来，其发展历程大体可分为三个时期：(1)起步发展时期，从新中国建立到70年代末这一时期，我国摩托车工业从无到有，生产发展缓慢，厂家少，产量少，品种少，水平低，没有规模生产能力。(2)蓬勃发展时期，中国摩托车工业已初步形成了生产规模，摩托车行业作为汽车工业的一部分已不再无足轻重，充分显示出其强劲的发展势头。(3)高速发展时期，1996年全球2000多万辆摩托车市场中国占了将近一半，中国已成为世界摩托车行业的领导者，从1994年到2000年我国摩托车产量连续七年占世界之首，成为世界瞩目的摩托车产量第一大国。经过50多年的发展，汽车和摩托车已成为我国使用最普遍的交通工具，但在行驶过程中，由于路面不平等因素，容易激起车身的振动，影响乘坐人员的乘坐舒适性和车辆的行驶稳定性，减震器是车辆的关键部位，是悬架与车轮连接的柔性环节，减震器性能的好坏决定了汽车行驶过程中的平顺性、安全性。减震器是减小车辆其他部件疲劳损坏和提高车辆使用寿命的和操作稳定性的重要部件。近年来，随着汽车品种的不断更新，人们对车辆的行驶平顺性和舒适性提出了更高的要求，而且发动机排量及汽车自身质量的加大，也对减震器的设计要求越来越高，因此对减震器性能的测试是相当有必要的，这对于改进减震器的结构设计，提高减震器的质量，缩短减震器设计开发周期以及节约开发成本是很有意义的。传统的减震器设计方法主要是凭借设计人员的经验确定设计参数，然后通过反复的试验进行参数修正，通常采用将结构参数不同的减震器装备于与其匹配的汽车，由试车员进行实车试验评价，这种方式往往需对减震器内部结构参数进行反复调整和多次的开发、试验，不但设计周期长、资金消耗大，而且较难获得最优的减震器特性。随着计算机技术的发展，本课题是运用C++Builder软件对减震器在压缩和复原两个行程中阻尼变化的特性进行编程，采用计算机编程与试验台相辅助的方法，对减震器的外特性、示功特性进行检测，可以精确地显示出各结构参数对减震器外特性的影响，实现了测试评价自动化，对产品质量提高具有重要意义，对我国汽车行业从大而不强向既大又强的跨越产生积极地影响，也将有利于国内产品打入国际市场。其基本原理：运用C++Builder软件对检测减震器在压缩和复原两个行程中阻尼变化的特性的系统进行编程，然后结合试验台，运用研华PCI-1711L及PCI-1761板卡进行数据采集和控制，并将采集到的数据以示功曲线图的形式表现出来，并且对示功图进行分析，得到减震器的相关参数，观察减震器的整体工作性能，从而判断该减震器是否合格，如果该减震器为合格产品，曲线应该饱满，没有畸变和突变。1.2减震器的发展历史世界上第一个有记载、比较简单的减震器是1897年由两个姓吉明的人发明的。他们把橡胶块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减震块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓，产生制动。这种减震器在很多汽车悬架上仍有使用但其减震效果不佳。1989年，第一个实用的减震器由一个法国人特鲁芬特研制成功并被安装到摩托赛车上。减震器的结构发展主要经历了以下几种发展形式：加布里埃尔减震器，它是由固定在汽车大梁上的罩壳和装在其里面的涡旋形钢带组成，钢带通过一个弹簧保持张力，钢带的外端与车桥轴端连接，以限制弹跳量。平衡弹簧式减震器，它是一个加在叶片弹簧上的辅助螺旋弹簧，由于每个弹簧都有不同的谐振频率，正好抵消了各自的振颤，但同时增大了悬梁的刚性，很快就停止使用了。空气弹簧减震器，它不仅兼有弹簧和吸振的作用，而且省去了金属弹簧。第一个空气弹簧减震器是1909年由英国考温汽车工厂研制成功的，它是一个圆柱形的空气筒，利用打气筒可以把空气经外壳上部的气阀注满空气筒，空气筒的下半部分容纳一个由橡胶和帘布制成的膜片。因为它被空气所包围，所以其工作原理与充气轮胎相似，它的主要缺点是常常漏气。液压减震器，第一个实用的液压减震器是1908年由法国人霍迪立设计出来的，其原理是：迫使液体通过小孔产生阻尼作用。门罗在1933年为赫德制造的汽车装用了第一个采用原始液压减震器的汽车。到了二十世纪三十年代末，双作用减震器在美国生产的汽车上被普遍采用。到了二十世纪六十年代，欧洲采用的杠杆式液压减震器占了优势，这种减震器与哈德福特的摩擦式减震原理相似，但使用的是液流而不是摩擦缓冲。麦弗逊支柱式减震器，随着前轮驱动汽车的出现，二十世纪七十年代以来，制造商开始采用麦弗逊支柱式减震器。这种减震器是由通用公司麦弗逊工程师研制成功的。他把螺旋弹簧、液压减震器和上悬架臂杆组成一个紧凑的部件。其主要优点是体积小，适合前轮驱动的汽车，可在与变速器组成一体的驱动桥上应用。充气式减震器是二十世纪六七十年代发展起来的一种新型的减震器。充气式减震器的特殊结构和充气参数，可以大大地降低噪音，并有利于保证活塞高速运动时的阻尼特征，同时减震器上的减震支柱实质上属于双筒结构，除了可以阻尼减震还能和控制臂一起对车轮进行导向。1.3减震器在国内外的发展现状减震器减振最先于国外提出，并逐渐发展起来，现今已形成了一套完整的研究体系。大量生产各种各类减震器的国家有美国、德国、英国、前苏联、日本和法国等，特别是日本。日本于1937以后为了在螺旋桨飞机上安装发动机架，开始批量生产防振橡胶，并在1953年开始引入防振橡胶技术制造飞机仪表盘。日本在1960年减震器的消耗量为609吨，胶材料超过了万吨，在9年内增长了17防振橡胶，随国外飞机和发动机的进口，开始在日本应用，然后又由其国内制造。德国早在第二次世界大战前夕，就把天然橡胶制成的减震器用于舰船的动力设备上，并在实战中获得卓越成效，同时在60研究。在第二次世界大战以前和战争期间积累起来的防振技术，战后作为民用工业应用于汽车，铁路机车车辆土木建筑以及各种机械工业之中。早期的如：1946年对卡车，1947年对公共汽车的各个部位使用了减震器。1951年以后在最早的铁轨机车车辆各个部件上，尤其是转向架使用了防振橡胶减震器。自从1955橡胶减震器牢固的建立起了自己的地位。国外减震器的发展趋势包括：开展橡胶、金属减震器新型结构设计及其新功能研究；减震与高阻尼兼顾橡胶减震器的研究与开发；加大减震器橡胶材料、粘弹性高阻尼材料、与金属板夹层复合多功能减震支座的研究、开发和应用的力度；继续开展粘弹性高阻尼功能材料的研究和应用工作。在性能测试方面，美国MTS公司推出一种由计算机控制的数字电控系统。它能把每次的试验参数和实验结果转化成数字信号记录在计算机磁盘上，下次试验时直接调用不在需要重新设置，调整试验参数，避免了人为误差，重复精度好，因此测试精度和测试效率较好。我国减震器的研制和生产起步于60年代。随着我国四个现代化建设步伐的加快,各行业对减震制品的需求与日俱增，而研制开发减震器的部门与单位也相应增多，目前已基本形成一个科研、开发、生产体系。但由于减震制品工业起步较晚，与国外技术力量相比较为薄弱，基础条件较差，实验研究与检测手段不是很健全，开发速度相对较慢,没有进行过系统的开发和研究，应用规模及技术水平与国外相比还有较大差距。目前，相关减震材料的技术研究已取得阶段性成果，但要将这些成果转换成产品，继而大规模推向市场尚需一定的时间。我国生产的减震器除了部分橡胶——金属减震器和XL系列高弹性联轴节已实现标准化外，大多数产品仍处于“非标准化”状态。为了满足社会发展的需要，应该在橡胶装备、工艺技术、材料和结构几个方面努力，加快我国减震器的发展步伐。随着我国现代工业建设的高速发展和环境保护法的实施，国民经济各部门对振动和噪音控制技术提出了越来越高的要求。在减震器的性能测试方面，我国减震器的测试试验台虽然较以前取得了较大进步，但与国际水平差距尚远。大多采用的是传统的测试方式，准确度和精度的测试很大程度上依赖于硬件测试。1.4课题研究的主要内容和方法本课题主要研究的内容是减震器的示功特性，示功特性是指减震器阻尼力-位移（F-S）之间的关系，它表示减震器在压缩和复原两个行程中阻尼变化的特性。示功特性是减震器的外特性之一，性能良好的减震器应具有良好的外特性，要求外特性不仅在试验、生产检测时符合设计要求，且在耐久试验、道路试验和实际使用一定时间后仍能保持其良好性能。外特性能够保持其相对稳定性，是评价减震器性能优劣的一个重要指标。主要方法是：（1）学习C++Builder软件，运用C++Builder软件对检测减震器在压缩和复原两个行程中阻尼变化的特性的系统进行编程；（2）结合试验台，运用研华PCI-1711L及PCI-1761板卡进行数据采集和控制；（3）将采集到的数据以示功图的形式表现出来；（4）对示功曲线图进行分析，得到减震器的相关参数；（5）通过示功曲线图的形状，得出减震器的整体工作性能；（6）判断该减震器是否合格，如果该减震器为合格产品，曲线应该饱满，没有畸变和突变。第二章减震器的类型和工作原理2.1减震器的定义减震器(Absorber)，减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的振荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。在关于悬挂系统的改装过程中，硬的减震器要与硬的弹簧相搭配，而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的车一般采用较硬的减震器。与引震曲轴相接的装置，用来抗衡曲轴的扭转震动(即曲轴受汽缸点火的冲击力而扭动的现象)。图2-1摩托车减震器图2-2汽车减震器2.2减震器的用途为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性（舒适性），在大多数汽车的悬架系统内部装有减震器。汽车的减震器也称为“悬挂”，是由弹簧和减震器共同组成的。减震器并不是用来支持车身的重量，而是用来抑制弹簧吸震后反弹时的振荡和吸收路面冲击的能量。弹簧起缓和冲击的作用，将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”，而减震器就是逐步将“小能量多次冲击”慢慢减少。如果你开过减振器已坏掉的车，你就可以体会汽车通过每一坑洞、起伏后余波荡漾的弹跳，而减振器正是用来抑制这种弹跳的。没有减振器将无法控制弹簧的反弹，汽车遇到崎岖的路面时将会产生严重的弹跳，过弯时也会因为弹簧上下的振荡而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。2.3减震器的结构与分类减震器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内，在筒中充满油。活塞上有节流孔，使得被活塞分隔出来的两部分空间中的油可以互相补充。阻尼就是在具有粘性的油通过节流孔时产生的，节流孔越小，油的黏度越大，阻尼力越大。如果节流孔大小不变，当减震器工作速度快时，阻尼过大会影响对冲击的吸收。因此，在节流孔的出口处设置一个圆盘状的板簧阀门，当压力变大时，阀门被顶开，节流孔开度变大，阻尼变小。由于活塞是双向运动的，所以在活塞的两侧都装有板簧阀门，分别叫做压缩阀和伸张阀。悬架中用的最多的减震器是内部充有液体的液压式减震器，汽车车身和车轮振动时减震器内的液体在流经阻尼孔时的摩擦和粘性液体的摩擦形成了驱动阻尼，将振动能量转化为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速衰减振动的目的。如果能量的消耗只是在压缩行程或者伸张行程中进行，则把这种减震器称为单向作用减震器，反之称为双向作用减震器。后者因为减振作用比前者好，所以得到广泛的应用。1、从减震器产生阻尼的材料分，主要有液压和充气两种。（1）液压式减震器车辆悬架系统中广泛采用液压减震器，其原理是：当车架与车桥做往复相对运动，活塞在减震器的缸筒内往复移动时，减震器壳体内的油液反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一个内腔。此时，液体与内壁的摩擦以及液体分子之间的内摩擦则形成了对振动的阻尼力。图2-3液压式减震器图2-4液压式减震器结构（2）充气式减震器充气式减震器是60年代以来才发展起来的一种新型减震器。其结构特点是：在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的一个密闭气室中充有高压氮气。在浮动活塞上装有大断面的O型密封圈，它把油和气完全分开。工作活塞上装有随其运动速度大小变化而导致通道截面积大小变化的压缩阀和伸张阀。当车轮上下跳动时，减震器的工作活塞在油液中做往复运动，使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀和伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，故使得振动衰减。图2-5充气式减震器图2-6双筒、单筒充气式减震器充气式减震器的优点：采用浮动活塞而减少了一套阀的系统，使结构简化，重量减轻。由于减震器里充有高压氮气，能减少车轮受突然冲击时的驱动，并可消除噪声。由于充气式减震器的工作缸和活塞直径都大于相同条件的双向作用筒式减震器，因而其阻尼更大，工作可靠性更强。充气式减震器内部的高压气体和油液被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象。充气式减震器的缺点：油封要求高，充气工艺复杂，不易维修，当缸筒受外界较大冲击而变化时则不能工作。2、减震器按其结构，则分为单筒和双筒两种。可以进一步分为：a.单筒气压减震器；b.双筒油压减震器；c.双筒油气减震器。（1）双筒式图2-7双筒式减震器结构图减震器有内外两个筒，活塞在内筒中运动，由于活塞杆的进入与抽出，内筒中油的体积随之增大与收缩，因此要通过与外筒进行交换来维持内筒中油的平衡。所以双筒减震器中要有四个阀，即除了上面提到的活塞上的两个节流阀外，还有装在内外筒之间的完成交换作用的流通阀和补偿阀。（2）单筒式与双筒式相比，单筒式减震器结构简单，减少了一套阀门系统。它在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞的下面形成一个密闭的气室，充有高压氮气，由于活塞杆进出油液而造成的液面高度变化主要通过浮动活塞的浮动来自动适应之。图2-8单筒式减震器3、按减震器安装位置分，有前减震器和后减震器。4、按减震器油缸工作位置分，有倒置式减震器(油缸位置在上方，活塞杆在下方)和正置式减震器(油缸位置在下方，活塞杆在上方)。5、按减震器的工作介质分，有弹簧式减震器、弹簧--空气阻尼式减震器、液压阻尼式减震器、油--气组合式前叉减震器和充氮气式减震器。6、按减震器的衰减力方向分，有单向作用减震器和双向作用减震器。2.4减震器的工作原理悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为了改善车辆行驶平稳性和舒适性，在悬架中与弹性元件并联安装减震器。为衰减振动，车辆悬架系统中采用的减震器大部分是液压减震器，其工作原理是：当车架(或车身)和车桥间振动而出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器内腔的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使振动产生的能量转化为油液热能，再由减震器吸收并散发到大气中。在油液通道截面等因素不变时，阻尼力随车架与车桥(或车轮)之间相对运动速度的增大（或减小）而增大（或减小），且与油液的粘度有关。减震器与弹性元件承担着减小冲击和减震的任务，如果阻尼力过大，则可能使悬架弹性变差，甚至可能导致减震器的连接件损坏。因此，要调节弹性元件和减震器这一矛盾：(1)在压缩行程中(车桥和车架相互靠近)，减震器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，减小冲击。在这一过程中，弹性元件起主要作用。(2)在复原行程中(车桥和车架相互远离)，减震器阻尼力较大，迅速减震。(3)当车桥(或车轮)与车架间的相对速度过大时，要求减震器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减震器，且在压缩和复原行程中均能起减震作用的是双向作用式减震器。除此之外，还有采用新式减震器的，如充气式减震器和阻力可调式减震器。2.5减震器的发展趋势正在成为主流减震器的是阻力可调式减震器，特别是电子控制式减震器，其可通过传感器检测行驶状态，由计算机计算出最佳阻尼力，使减震器上的阻尼力调整机构自动工作，通过改变节流孔的大小等方式来调节减震器的阻尼力。汽车行驶的平顺性和操纵稳定性是衡量悬挂以及减震器性能好坏的主要指标，但这两个方面是相互排斥的性能要求，因此要在平顺性和操纵稳定性之间取得理想的最佳点是比较困难的。特别是在车辆进弯和出弯时，车身重量转移的速度会影响操控的平衡性，这种影响会持续到重量转移完成，而车身重量转移的速度是由减震器所控制的，改变减震器在压缩和复原行程中的软硬度可改变车身重量转移速度。因此，未来理想的减震器必须既能满足平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。大多数汽车会采用阻尼较软且价格相对便宜的减震器，以降低成本并获得普通驾驶状态下的柔软舒适的感觉，但在剧烈驾驶状态下，这类减震器就无法胜任。要想获得高速驾驶的操控感觉，就需要采用阻尼较硬、品质较好且能与弹簧充分配合的减震器。对于减震器改进与措施大致分为以下几点：(1)加快改造重视技术。最主要的原因是企业的技术能力有余，企业要采用已有的高新技术，通过技术创新来提高企业的技术水平和产品的技术含量。(2)产品要实现系列化、多元化。如美国的蒙诺公司在产品的系列化方面就非常成功，其汽车减震器有5000多种型号，每年有4000多万支减震器出口到120多个国家和地区；而日本川崎工业株式会社则在产品的多元化方面造诣显著，利用其在发动机方面的优势，涉足了船只、摩托车、火车、地铁、电车、飞机等领域。因此，企业一方面要实现减震器产品的系列化，另一方面可以向工艺相近的液压、气压、缓冲击产品等方向延伸。(3)以人为本加快改革。国内外企业都比较重视人才管理，强调人在企业发展中的重要作用。人才是科学技术的载体、创新的主体和企业发展的动力，所以企业要缔造条件吸引人才、培养人才，最终实现人才资源向人才资本的转化。(4)推行产品技术的尺度化。减震产品技术的尺度化直接影响着产品的技术含量和企业的技术水平，也影响着产品的经济规模，甚至影响着相关配件厂。2.6本章小结本章主要介绍减震器的含义、种类、分类的方法、各个类型减震器的工作原理及其用途以及减震器的发展趋势等。从本章内容中，可以对减震器有一定的了解，更能看出各减震器的优缺点，为后文减震器性能测试做好基础。第三章硬件设计3.1减震器示功特性的计算机测试系统图3-1是减震器示功特性计算机测试系统组成框图。图中机械部分由调速电机驱动，通过皮带传送将运动传给曲柄滑块机构，曲柄连同连杆的一端做圆周运动，滑块和减震器一端在导槽中做往复直线运动，当连杆的长度远大于曲柄长度时，滑块做近似简谐运动。由于曲柄滑块机构在运动时存在曲柄旋转时的离心惯图3-1减震器示功特性测试系统组成框图性力和滑块周期性的往复惯性力，因此，一方面在曲柄轮上加平衡配重；另一方面用大皮带轮兼做飞轮，储存能量，增加整个转动件的惯性矩，减少转矩波动和惯性力的影响。试验台采用框架结构，拉压力传感器装在上面，试验时拉压力传感器与减震器的活塞杆相连，用来检测阻力的大小，飞轮一端与多功能数据采集器相连，多功能数据采集器执行计算机的指令对拉压力传感器和减震器上升和下降过程的输出进行采样，检测速度和位移，将力和位移的数值在数码管上显示出来，并通过串口将采集到的数据传送到计算机上，由计算机经过计算，得出减震器的示功图，并通过示功图的曲线形状，对减震器的整体工作性能进行分析，判断该减震器质量是否合格，最后通过打印机打印出检测报告。该试验台的运动振幅和频率均可调整。该系统中所用到的多功能数据采集器是研华PCI-1711L和研华PCI-1761板卡多功能采集器，而程序软件则是C++Builder6.0，这些都将在以下的文章中做出相应的介绍。3.2电机控制柜设计图3-2和图3-3是减震器的电机控制柜接线图。该电机控制柜是采用PLC控制系统控制。图3-2电机控制柜主电路图图3-3电机控制柜控制电路图T-变压器；FU-熔断器；FR-热继电器；KM-接触器；其整个的控制过程如下：主电路：组合开关Q将三相电源引入，结合图3-3的控制电路图可知，整个电路中由FU1、FU2、FU3和FU4这四个熔断器对电路进行保护，防止控制电路因过载或短路而损坏；热继电器FR是对升降电机M2起到过载保护作用，KM1、KM2和KM3为M1和M2电动机启动用接触器。控制电路（左）：接通电源，通过电源进线L1、L2和L3为整个控制电路引进电源，该控制电路运用了控制变压器，对输入电压进行控制，保障电路的安全性和经济性。在此过程中，电路还用熔断器FU1、FU2、FU3和FU4对电路进行保护，从而保护电路因过载或短路而造成的电路损坏。电源被引入后，电源指示灯通电发出光亮，同时控制电路的接触器KM得电，接触器KM的常开辅助触点闭合。按下行程开关SQ1，接触器KM1通电，接触器KM1的常开辅助触点闭合形成自锁，主电路中的常开辅助触点KM1闭合，主电机（调速电机）开始运转，此时电机指示因通电而发出光亮。按下起升按钮，接触器KM2通电，接触器KM2的常开辅助触点闭合形成自锁，常闭辅助触点断开保证KM3不得电，主电路中的常开辅助触点KM2闭合，升降电机开始正转（即减震器活塞杆上升），需保证升降电机的持续运转，保证信号采集时的连续性。减震器的活塞杆持续上升，当上升到一定程度时，起升限位开关1SQ断开，接触器KM2断电，接触器KM2的常开辅助触点断开，常闭辅助触点闭合，主电路中接触器KM2的常开辅助触点断开，升降电机停止运转，减震器的活塞杆停止上升。接着再按下下降按钮，由于起升限位1SQ是断开的，所以接触器KM3通电，接触器KM3的常开辅助触点闭合形成自锁，接触器KM3的常闭辅助触点断开，升降电机开始反转（即减震器活塞杆下降），减震器的活塞杆持续下降，起升限位开关1SQ闭合，当下降到一定程度时，下降限位开关2SQ断开，接触器KM3断电，接触器KM3的常开辅助触点断开，常闭辅助触点闭合，升降电机停止运转，减震器的活塞杆停止下降，然后就开始进行减震器活塞杆的上升和下降的循环，当采集数据结束后，如果想停止整个控制系统，则按下总的停止按钮SB即可。整个控制过程中，在减震器的活塞杆的上升和下降阶段时，采用了互锁这一操作，保证了接触器KM2和接触器KM3不能同时通电，保护电路不使其短路。在控制电路中，利用了变压器、熔断器和热继电器对整个控制电路进行了保护，以免电路损毁。控制电路（右）：接通电源，电源输入为220V，输出为24V，利用接近开关和压力传感器进行信号的采集，并将其与电脑相连接，将采集到的信号传给电脑，由专门的软件对采集到的数据信号进行处理和分析，从而得到减震器的示功特性曲线图。3.3主元器件及其工作原理和作用本课题研究需要的元器件包括变频器和电机控制柜，电机控制柜中又包括：1个电动机、1个升降电机、接触器、热继电器、电源开关、变压器、熔断器、启动开关、升降限位开关、接近开关、拉压力传感器、紧急停止按钮、停止按钮、指示灯、升降停止按钮、开关电源、接线端子、五孔插座。其中，比较重要的元器件为：变频器、变压器、熔断器、热继电器、接触器、压力传感器、接近开关。以下是对这些主元器件工作原理和作用的介绍：(1)变频器，其工作原理：主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分。变频器的主电路大体上可分为两类:一是电压型，将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；二是电流型，将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。图3-4acs800变频器图3-5acs800变频器接线图本系统所选用的变频器型号为：ACS800，其性能指标如下：①相位、电压、频率：三相、380V、50/60Hz②过载电流：不大于额定电流的1.5倍③额定频率：50/60Hz④最高输出频率：500Hz(2)变压器，其工作原理：当初级线圈中通有交流电流时，铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压(或电流)，变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。图3-6CXB-150变压器图3-7变压器原理图变压器的作用：变压器是一种利用电磁感应变换交流电压、电流和阻抗的器件，能将某一数值的交流电压、电流和阻抗变为同频率的另一数值，使电能得到传输、分配和使用，能够做到既安全又经济。本系统选用的变压器型号为CXB-150，其性能指标如下：①额定电压：220V②视在功率：150VA③额定频率：50Hz(3)熔断器，其工作原理：利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。图3-8熔断器（RT18-32）熔断器的作用：用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。熔断器的优点：①选择性好；②限流特性好，分断能力高；③相对尺寸较小；④价格较便宜。本系统所选用的熔断器的型号为RT18-32/4A：其性能指标如下：①额定电压：500V②额定电流：32(A)③额定分断电流：100K(A)④外形尺寸：10×38（mm）(4)热继电器,其工作原理：热继电器是利用电流的热效应来推动动作机构使触头闭合和断开的保护电器，它是由电阻丝做成的热元件，其电阻值较小，工作时将它串联在电动机的主电路中，电阻丝所围绕的双金属片是由两片线膨胀系数不同的金属片压合而成，左端与外壳固定，当热元件中通过的电流超过其额定值而过热时，由于双金属片的上面一层热膨胀系数小，而下面的大，是双金属片受热后向上弯曲，导致扣板脱扣，扣板在弹簧的压力下将常闭触点断开，触点是串接在电动机的控制电路中，使得控制电路中的接触器的动作线圈断电，从而切断电动机的主电路。图3-9热继电器结构图热继电器的作用：主要用来对异步电动机进行过载保护，它的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。本系统所选用的热继电器的型号为LR2-D1305C，其性能指标如下所示：①额定绝缘电压：660V②额定工作电流：0.65A③额定频率：50/60Hz④脱扣器电流：10A(5)接触器，其工作原理：接触器广泛用于电力的开断和控制电路，它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令，主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统与动铁芯是联动的，因此动铁芯带动三条动触片同时运动，触点闭合，从而接通电源，当线圈断电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触头断开，切断电源。图3-10接触器LC1-D3210M7C图3-11接触器LC1-D2510M7C图3-12接触器LC1-0910M7C接触器的作用：接触器是控制元件，广泛用作电力的开断和控制电路，起到频繁开关作用。本系统共选用了三种类型的接触器，分别为：LC1-D3210M7C、LC1-D2510M7C、LC1-D0910M7C，其性能指标如下：①额定电压：220V②额定电流：10A③额定频率：50Hz(6)压力传感器，其工作原理：压力传感器又叫电阻应变式传感器，属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，其广泛运用于工业称重系统、平台秤、电子秤、吊钩秤、配料秤等测力场合。压力传感器是以弹性体为中介，通过力作用在传感器两边的电阻应片上，使它的阻值发生变化，再经过相应的电路转换为电信号，从而实现后面的控制。它的优点是精度高、测量范围广、寿命长、结构简单、频率特性好。图3-13压力传感器压力传感器的特点：①线性度：传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。其定义为：在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。②灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为：输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。③迟滞：传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。④重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。⑤漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。本系统运用的压力传感器的型号为PMR300，其性能指标是：⑴供电电源：12VDC～36VDC、典型24VDC⑵输出信号：4～20mA、1～5V、0～10mA、0～20mA、0～5V、1～10kHz⑶量程范围：–0.10～0.02100Mpa⑷滞后性：±0.03%FS⑸重复性：R±0.03%FS⑹直线度L：±0.03%FS⑺补偿温度：–10～70℃⑻介质温度：–40～125℃⑼环境温度：–40～85℃⑽激励电压：12VDC⑾绝缘电阻：2000MΩ/100VDC⑿压力类型：表压、绝压、密封压⒀精度：0.1、0.3、0.5级可选⒁长期稳定性：≦0.2%FS/年⒂过载压力：200%FS⒃固定频率：5kHz～650kHz（7）接近开关，其定义：可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物。器大致可以分为以下三类：利用电磁感应的高频振荡型、利用磁铁的磁力型和利用电容变化的电容型。本课题选用的是电感式接近开关，所以主要对电感式接近开关作相关介绍。图3-14接近开关接近开关的特性：①非接触检测，避免了对传感器自身和目标物的损坏；②无触点输出，操作寿命长；③即使在有水或油喷溅的苛刻环境中也能稳定检测；④反应速度快；⑤小型感测头，安装灵活。接近开关的主要功能：①检验距离检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。②尺寸控制金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。

③检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。

④转速与速度控制

控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。

⑤计数及控制

检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。

⑥检测异常

检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。

⑦计量控制

产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数值或流量；检测浮标控制面高度、流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。

⑧识别对象

根据载体上的码识别是与非。

⑨信息传送

ASI(总线)连接设备上各个位置上的传感器在生产线(50-100米)中的数据往返传送等。3.4研华PCI-1711L板卡介绍一、概述PCI-1711L是一款功能强大的低成本多功能PCI总线数据采集卡，PCI-1711L没有模拟量输出通道，能够节省成本，适合那些不需要模拟量输出的应用。图3-15PCI-1711L板卡二、主要特点1、16路单端模拟量输入2、12位A/D转换器，采样速率可达100KHz3、每个输入通道的增益可编程4、自动通道/增益扫描5、卡上1K采样FIFO缓冲区6、16路数字量输入及16路数字量输出7、可编程触发器/定时器三、作用及其功能1、即插即用PCI-1711L完全符合PCI规格Rev2.1标准，支持即插即用，在安装插卡时，用户不需要设置任何跳线和DIP拨码开关，实际上，所有与总线相关的配置，比如基地址、中断，均由即插即用功能完成。2、灵活的输入类型和范围设定PCI-1711L有一个自动通道/增益扫描电路，在采样时，这个电路可以自己完成对多路选通开关的控制，您可以根据每个通道不同的输入电压类型来进行相应的输入范围设定，所选择的增益值将储存在SRAM中，这种设计保证了为达到高性能数据采集所需的多通道和高速采样(可达100Ks/s)。3、卡上FIFO(先入先出)存储器PCI-1711L卡上提供了FIFO(先入先出)存储器，可储存1KA/D采样值，可以启用或禁用FIFO缓冲区中断请求功能，当启用FIFO中断请求功能时，用户可以进一步指定中断请求发生在1个采样产生时还是在FIFO半满时，该特性提供了连续高速的数据传输及Windows下更可靠的性能。4、卡上可编程控制器PCI-1711L有一个可编程计数器，可用于A/D转换时的定时触发，计数器芯片为82C54或与82C54兼容的芯片，它包含了三个16位10MHz时钟的计数器，其中有一个计数器作为事件计数器，用来对输入通道的事件进行计数，另外两个计数器级连成1个32位定时器，用于A/D转换时的定时触发。四、PCI-1711L板卡引脚图图3-16PCI-1711L引脚图3.5研华PCI-1761板卡介绍一、概述PCI-1761是一款PCI总线的继电器输出及隔离数字量输入卡，它提供8路光隔离数字量输入通道，在噪声环境下为采集数字量输入提供3750VDC的隔离保护；它带有8个SPDT继电器可以用作开关控制设备或小型电源断路开关。为了便于监控，每个继电器都带有一个红色的LED指示灯，用来显示继电器的开/关状态。PCI-1761的8路光隔离输入通道是噪声环境或电位漂移下数字量输入的理想选择。图3-17PCI-1761板卡二、特性1、8路继电器输出2、提供8路光隔离数字量输入通道3、每个继电器都带有一个红色的LED继电器工作状态指示灯4、带有4个C型和4个A型继电器输出通道5、输出回读状态6、系统热启动时保持继电器输出值7、输入通道高电压隔离(3750VDC)8、高静电释放保护(70VDC)9、宽输入范围(10-50VDC)10、具有中断处理能力11、板载地址ID拨码开关三、具体功能及其作用1、强大的保护功能PCI-1761在工业、实验室和设备自动化应用方面具有强大的隔离保护功能，它能够经住3750VDC的电压，防止系统被意外损坏，如果连接到具有浪涌保护的外部输入源，PCI-1761可以为输入通道提供最大2000VDC的ESD(静电释放)保护，如果输入电压上升到70VDC，PCI-1761的输入通道仍然可以在很短的一段时间内正常工作。2、宽输入范围PCI-1761具有从10到50VDC的宽输入电压范围，非常适合于要求12VDC、24VDC和48VDC输入电压的工业应用。3、复位保护当系统热启动(比如不关闭系统电源)时，PCI-1761根据卡上的跳线设置，能够保持每个通道的输入值，或返回到它们打开状态的默认配置，该功能能够避免在系统意外重启过程中的误操作对系统带来的危险。4、即插即用PCI-1761是一款PCI总线数据采集卡，完全符合PCI总线的Rev2.2标准，所有与总线相关的配置，比如基地址和中断分配等都是由软件自动完成的，用户无须进行跳线或拨动DIP拨码开关进行配置。5、板载地址ID拨码开关的切换作用PCI-1761带有一个DIP拨码开关，当PC机箱中安装了多块PCI-1761采集卡时，可使用此开关来定义每块卡的ID，当用户使用多块PCI-1761采集卡构建自己的系统时，ID功能将十分有用，如果板卡的ID设置正确，用户就可以很方便的在硬件配置和软件编程过程中区分和访问。四、PCI-1761引脚图PCI-1761提供一个DB-37型接口，引脚图如下所示：图3-18PCI-1761引脚图3.6研华PCI-1711L板卡和PCI-1761板卡接线图本课题用到的多功能数据采集器主要有两个：一个是研华PCI-1711L板卡，还有一个是研华PCI-1761板卡。图3-19是减震器示功特性测试系统所用到的多功能数据采集器研华PCI-1711L板卡的接线图，主要用于速度的采集。图3-20是研华PCI-1761板卡的接线图。（PCI-1711L比较简单，PCI-1761相对比较重要且复杂）图3-19PCI-1711L板卡接线图图3-20研华PCI-1761板卡接线图3.7本章小结本章主要介绍了减震器电气部分的系统设计，其中包括计算机测试系统、电机控制柜的设计和多功能数据采集器的设计等。计算机测试系统主要用于显示和存储减震器的示功特性及示功曲线，并由此判断减震器的优劣。电机控制柜中包含有很多的元器件，其中主要的元器件包括：变频器、变压器、熔断器、热继电器、接触器、压力传感器和接近开关等，这些元器件都在本章内容中做了详细的介绍，对这几种主要元器件的原理、特性、作用以及应用都有了准确的认识，为本课题的研究打下了坚实的基础。对于多功能数据采集器的设计，这是进行减震器示功特性测试的关键部分，本课题主要采用研华PCI1711L板卡及PCI1761板卡进行数据采集和控制，然后将采集到的数据传送给计算机测试系统，以图形化的方式显示减震器的示功特性。因此，数据采集器研华板卡接线图的设计也是至关重要的。第四章软件编程4.1C++Builder6.0简介C++Builder是Borland公司开发的Windows下一款可视化集成开发的C++编程环境，它常被简称为BCB(分别取Borland、C++、Builder的第一个字母)或CB，BCB不仅功能强大，而且学习简单、使用方便，深受软件开发人员的喜爱。BorlandC++Builder6.0是Interprise(Borland)公司推出的基于C++语言的快速应用程序开发(RAD)工具，它是最先进的开发应用程序的组件思想和面向对象的高效语言C++融合的产物。C++Builder具有快速的的可视化开发环境：只要简单地把控件(Component)拖到窗口(Form)上，定义一下它的属性，设置一下它的外观，就可以快速的建立应用程序界面，C++Builder6.0充分利用了已经发展成熟的Delphi的可视化组件库(VCL)，吸收了BorlandC++Builder5.0这个优秀编译器的诸多优点。C++Builder6.0结合了先进的基于组件的程序设计技术，成熟的可视化组件库和优秀编译器、调试器，发展到6.0这个版本。C++Builder6.0已经成为一个非常成熟的可视化应用程序开发工具，功能强大而且效率高。4.1.1C++Builder6.0的特点(1)C++Builder6.0是一个高性能开发工具C++Builder6.0是基于C++的，具有高速的编译、连接和执行速度的一个软件。同时，C++Builder6.0具有双编译器引擎，不仅可以编译C/C++程序，还能编译ObjectPascal语言程序。(2)C++Builder6.0具有强大的数据库应用程序开发功能C++Builder6.0提供了强大的数据库处理功能，它使得程序员不用写一行代码就能开发出功能强大的数据库应用程序，这些主要依赖于C++Builder6.0众多的数据库感知控件和底层的BDE数据库引擎。C++Builder6.0除了支持MicroSoft的ADO(ActiveDataObject)数据库连接技术，还提供了一种自主开发的数据库连接技术BDE(BorlandDatabaseEngine)数据库引擎。(3)C++Builder6.0是一个优秀而完善的可视化应用程序开发工具C++Builder6.0是一个优秀而完善的可视化应用程序开发工具，它能使程序员从繁重的代码编写过程中解放出来，使他们能将注意力重点放在程序的设计上，而不是简单的重复的劳动中。同时，它提供的完全可视的程序界面开发工具，使程序员对开发工具的学习周期大大缩短。(4)C++Builder6.0具有优化的32位原码(NativeCode)编译器C++Builder6.0的32位原码编译器具有高度安全性、可靠性、快速性的编译优化方法，可完全编译出原始机器码而非中间码，软件执行速度大大提高。在编译和连接过程中，C++Builder6.0自动忽略未被修改的原代码和没有使用的函数，从而大大提高了编译和连接速度。(5)C++Builder6.0可以编译所有符合ANSI/ISO标准的原代码C++Builder6.0可以编译所有符合ANSI/ISO标准的原代码，支持最新ANSIC++/C语言特征，包括模板(Templates)、例外(Exceptions)、运行类型信息(RuntimeTypeInformation)、Namespaces等。它还可以使用标准C++库且支持标准模板库(STL)，以前的所有C++/C原代码可以不经过修改，直接移植到C++Builder6.0环境下来。(6)C++Builder6.0具有强大的网络编程能力C++Builder6.0含有众多的Internet应用程序开发控件，如WebBroker,CppWebBroswer,WinSocks等，它们基本上涵盖了Internet应用的全部功能，程序员可以利用它们方便的建立自己地Internet应用程序。(7)C++Builder6.0具有集成开发环境方面的特点C++Builder6.0的集成开发环境(IDE)提供了可视化窗体设计器、对象观察器、控件板、工程管理器、集成编辑器和调试器等一系列可视化快速应用程序开发(RAD)工具，让程序员可以很轻松地建立和管理自己的程序和资源。(8)C++Builder6.0完全支持32位长文件名、多线程程序设计，且允许程序员直接调用任何Win95和NTAPI函数。4.1.2C++Builder6.0集成开发环境图4-1BCBIDE的各个组成部分启动BCB，进入IDE，如图4-1所示，我们将该环境分解为四个窗口和六个组成部分。这四个窗口是：程序主窗口、对象监视器、应用程序窗体设计区和代码编辑器。其中，前两个窗口分别位于IDE的上方和左方，后两个窗口都位于IDE的右下方，其中应用程序窗体设计区叠在代码编辑器之上。主窗口的标题是“C++Builder6"，它可被进一步分解为主菜单、工具栏、组件面板三个部分。这三个部分加上另外三个窗口就是BCBIDE主界面的六个主要组成部分。程序主窗口：(1)主菜单在BCBIDE主窗口顶部是主菜单，它由File、Edit、Search、View、Project、Run、Component、Database、Tools、Windows、Help等项及相应的下拉菜单组成，IDE的大部分功能都可由该菜单系统提供。(2)工具栏BCBIDE的工具栏位于主菜单的左下方，上面排列着若干个图标。它们分别与主菜单上的某些常用选项相对应，点击这些图标能更快捷地执行相应的菜单命令。每个图标都有自己的名称，只要将鼠标箭头在图标上停留一点时间，IDE就会提示该图标的名称。如图4-2所示，上排从左往右依次为New、Open、Save、SaveAll、OpenProject、AddfiletoProject、RemovefilefromProject、Help图标；下排从左往右依次为ViewUnit、ViewForm、ToggleForm/Unit、NewForm、Run、Pause、Traceinto、StepOver图标。工具栏是可以通过设置进行改变的，所以上述的排列不是固定不变的。图4-2BCB的工具栏(3)组件面板组件面板位于BCB主窗口的右下方，它由若干个页面组成。点击页标签，可切换当前页。点击位于面板右端的两个小箭头，可横向滚动页标签，是所有的页能显示。不同版本BCB的组件面板的页数和每页上的组件是有差别的，但差别不是很大。BCB支持用户创建自己的组件并把它安装到面板上，此外它也允许改变组件在面板上的排列。因此，即使对同一版本的BCB，不同用户组件面板的内容也不尽相同。下面介绍的是BCB6.0标准安装下的组件面板：①Standard页Standard页上有16个组件，常用的有：主菜单(MainMenu)、标签(Label)、文本编辑框(Edit)、备注框(Memo)、按钮(Button)、复选框(CheckBox)、列表框(ListBox)、组合框(ComboBox)、滚动条(ScrollBar)、单选按钮组(RadioGroup)和面板(Panel)等，如图4-3所示。这些组件主要用于创建应用程序界面和各种对话框。图4-3Standard页上的组件②Additional页Additional页上有22个组件，常用的有：快速按钮(SpeedButton)、掩码编辑器(MaskEdit)、图像(Image)、图形(Shape)和图表(Chart)等,如图4-4所示。这些组件用于程序界面设计，图形、图像显示等。图4-4Additional页上的组件③Win32页Win32页上有19个组件，常用的有：RTF编辑器(RichEdit)、页面控制框(PageControl)、进度显示栏(ProgressBar)、微调按钮(UpDown)、日期输入框(DateTimePicker)、月份牌(MouthCalendar)和树结构显示框(TreeView)等，如图4-5所示。这些控件功能强大，应用广泛。图4-5Win32页上的组件④System页System页上有8个组件，常用的有：Timer（定时器）、MediaPlayer（媒体播放器）和OleContainer（Ole容器）等，如图4-6所示。这些组件用于时间控制、播放多媒体和插入Ole对象等。图4-6System页上的组件⑤Dialogs页Dialogs页上有10个对话框组件，最常用的有：打开文件对话框(OpenDialog)、保存文件对话框(SaveDialog)、字体对话框(FontDialog)、颜色对话框(ColorDialog)和打印对话框(PrintDialog)等，如图4-7所示。它们将Windows标准风格的对话框提供给应用程序，使用十分方便。图4-7Dialogs页上的组件⑥DataControls、BDE、ADO、DataAccess页DataControls、BDE、ADO、DataAccess这几个页上的组件都是用于对数据库应用系统开发提供支持的，与以前版本相比，BCB6.0对这几个页面作了较大调整。DataControls页上的组件主要用于数据库程序的界面设计，如图4-8所示。其中，DBEdit、DBMemo、DBListBox、DBComboBox、DBRadioGroup等组件分别与Standard页上Edit、Memo、ListBox、ComboBox、RadioGroup等组件用法相似，但使用时要与数据表中的字段对象相联系。图4-8DataControls页上的组件DataAccess页上的组件主要用于连接各种数据集，其中最常用的是数据源(DataSource)组件。BDE是“BorlandDatabaseEngine”的缩写，主要提供对本地数据库或符合ODBC标准的数据库服务器的访问。BDE页上的组件有表(Tabel)、查询(Query)、数据库(Database)以及存储过程(StoredProc)等。图4-9DataAccess页上的组件ADO是Microsoft提出的新一代数据库标准，ADO页面上各个组件为数据库应用程序采用ADO访问方式提供支持。BCB最大限度地在不同的数据库技术标准之间保持兼容性，使现有的采用BDE技术的数据库应用能很方便的转换成基于ADO的数据库应用。图4-10ADO页上的组件(4)对象监视窗口(ObjectInspector)ObjectInspector是BCBIDE的另一个重要组成部分。它是一个可独立控制的窗口，由一个位于窗口上方的组合框和位于该组合框下方的两个页面的列表组成。这两个页分别称为属性（Properties）页和事件（Events）页，单击页标签可在这两个页之间切换，如图4-11所示。图4-11ObjectInspector的两个页从图4-11可看到，属性页分为若干行和两个栏，每一行对应一项属性，显示在第一栏中的是属性名，第二栏中的是属性值，图4-11上部的组合框内显示的“Form1”告诉我们，这是Form1的属性页，它属于TForm1类，图中显示的各项属性值多数是缺省定义的初值。在这些属性中，Caption、Color、Cursor、DragMode、Enabled、Font、Height、Hint、Left、Name、ShowHint、Top、Visible、Width是所有可视控件的共有属性。窗体是一种组件，同时又是一个容器，即窗体中可放入其他组件。因此，窗体是比较复杂的组件，相应地具有较多的属性。(5)代码编辑器代码编辑器窗口被一个垂直分隔条分成左右两部分，其左侧被称为“Explore”区(可以被关闭)，右侧是代码编辑器。源文件在“Explore”区内显示为一棵树，树节点可以折叠或展开，双击某节点，即能使编辑器内的光标转移到对应的代码上。代码编辑器不仅是一个精致的文本编辑器，它还能够提供许多与处理C++代码有关的便利。该编辑器可打开多个页面便于同时处理若干代码文件，点击页标签可在页面间切换。(6)窗体设计区窗体设计区和代码编辑区都是位于BCBIDE右下部的独立窗口，相互间经常会重叠，因此，经常要利用View菜单的ToggleForm/Unit或者Forms(或使用工具栏上相应的按钮)在这些窗口间切换，当应用程序创建新窗体时，窗体设计区会增加一个新窗口，与此同时代码编辑器内增加一个新的页面用于编辑相应的代码文件。窗体设计是可视化的，利用鼠标操作，用户可把各种组件放入窗体内，改变窗体或控件的位置、尺寸等。帮助系统Help窗口有两个页，一个是目录（Topic）页，它有树状的目录结构；另一个是索引（Index）页，使用时，在窗口上方输入关键字，按“显示”按钮就能打开浏览相关内容的窗口。(8)系统工具BCB提供许多开发工具用于不同的场合，如Database、SQLExplorer可用于数据库管理，WinSight32、ObjectBrowser是深入编程所需的分析工具等。4.2应用程序界面设计在主菜单中选择文件中的新建，在新建对话框中选择应用程序,按“是”。图4-12应用程序新建界面(1)编译程序在菜单中选择“工程”中的“创建工程1”就可以把程序编译成为可以直接运行的.exe文件。但是这样编译而来的执行文件因为是动态连接到库函数，所以在没有装C++Builder的机子上不能正常运行。如果编译成静态连接库，则可以在所有的机上运行的程序，具体操作：打开【project】的【Options】，把packages页中的“buildwithruntimepackages”的勾去掉，linker页中的“usedynamicRtl”的勾去掉，再在compiler页中按release键。(2)保存程序在主菜单中选择“文件”中的“工程另存为”选项，再把所有文件(包括.cpp、.bak)都保存到一个目录下面。图4-13工程保存(3)运行程序在菜单中选择【Run】，或者直接按快捷菜单上的运行按钮，还有就是按快捷键F9，这就可以运行当前程序。4.3软件设计过程(1)程序设计思路新建立一个程序，要求正确反应设计内容，结合各组件的关系，加入适当的程序，以实现其具有控制电机启动及停止功能，能实时采集拉压力传感器信号，采集到减震器活塞杆做上升和下降运动时的位移和阻尼力的数据，经电脑处理后，由软件工作界面自动得出反映减震器示功特性的示功图，且具有自动保存、打开数据功能。程序设计的具体流程如下图所示：图4-14程序设计流程图按下启动按钮SQ1后线路通电，研华PCI-1761板卡将开关量信号传输给变频器，变频器处理完开关量信号后，电动机M1开始转动。因为电动机有一个提速过程，所以在电动机到达全速之前，接近开关1不工作，所以要延时4秒钟，延时结束之后，接近开关1将启动，此时多功能数据采集器开始采集数据，采集减震器活塞杆的一个上升与下降的过程，即高速采样。随后进行一个循环判断，因为本课题的要求是1次测试，最多包括15次循环，最终测试结果是15次的平均值，测试次数可设定，1次循环所采集的数据不少于360个，所以判断循环次数是否小于15次。如果小于15次的话就继续循环采样，而如果大于等于15次的话则停止循环采样，然后将采集到的数据传输给计算机，由计算机对采集的数据进行计算与分析，取采样数据的平均值，最终得出减震器示功特性曲线图，这是程序运行的全过程，程序编辑的时候则按照这个流程进行，其中高速采样部分会在下面详细介绍。(2)通信程序设计①通信方式通信方式采取上位机程序(C++Builder6.0)主动读取下位机程序的方式，也就是利用研华PCI-1711L和研华PCI-1961板卡把需要传输的数据存放在寄存器中，上位机通过读取这些寄存器的地址来获得其中的数据，本程序中读取的量有减震器的阻尼力和位移。②通信前的准备本软件需要MXComponent通信控件的支持，其安装顺序为：a、安装EnMEL，这是一个软件环境；b、安装MXComponent(见目录SW3D5C-ACT-E)，需要序列号，见光盘；c、进行MXComponent通信配置。单击“CommunicationSetupUtility”，弹出对话框，单击“Wizard..”，在“Logicalstationnumber”中输入0，下一步选择通信串口号，再下一步选择CPU类型,再下一步默认设置，再下一步“Comment”可不填，点Finish按钮，配置结束。③编程前的准备在C++Builder6.0中需要导入一个Active控件，“MITSUBISHActPcComControlsVer3.0”。安装后在ActiveX控件出现下图几个控件：选择即可。(3)程序部分本课题数据采集采用高速采样方式，通过模拟量的输入，高速采集数据信号。下面将介绍一下数据采集的过程及相应的方法。①初始化采样数据缓冲区对于FAI(FastAnalogInput，高速模拟量输入)数据采集操作，缓存的大小不是由FIFO决定的。在开始采样操作前，必须设置要采样的个数即采样缓存的大小。如果板卡使用了FIFO，并且是中断传输方式，那么buffer大小应该是FIFO/2大小的整数倍(偶数)，且推荐为通道数的整数倍。如果是DMA传输方式，则buffer大小应该是偶数。如果是总线主控DMA(bus-masterDMA)传输方式，buffer大小没有限制，推荐大于4K字节。②启动数据采集操作通过函数DRV_FAIIntStart启动中断方式数据采集操作，函数DRV_FAIDmaStart和DRV_FAIDmaScanStart用来启动DMA方式数据采集操作，DRV_FAIDmaExStart用来启动总线主控DMA(bus-masterDMA)数据采集操作。不同的数据采集方法需要不同的设置，因此需要为每种方法创建一个相应的数据结构，并且使用数据结构的指针作为函数的参数，把相应的设置信息传送给驱动程序。③数据传输一旦开始数据采集操作，用户必须知道当前的采样状态，以便及时的把数据从采样缓存中传输到用户缓存中，用户根据需要再做进一步的处理。有两种方法可以实现这个过程，一是允许驱动向用户发预定的事件(调用函数DRV_EnableEvent)，并等待事件发生的通知(调用DRV_CheckEvent)，当得到事件通知后，调用函数DRV_FAICheck查询当前的数据采集状态；二是通过时刻查询数据采集状态(反复调用DRV_FAICheck)。当有事件发生或查询到的状态表明半个采样缓存已填满，用户就可以通过调用函数DRV_FAITransfer及时的把数据从采样缓存中传输到用户缓存中去。(4)数据传输方式：

上面4幅图显示了循环模式时采样缓存的使用过程：①数据采集缓存被分为相等大小的两部分，称为第一半(低半)和第二半(高半)缓存。当采样开始后，驱动先填充第一半缓存。②如果用户调用了DRV_EnableEvent函数允许事件触发，那么当驱动填满第一半缓存后，会发送ADS_EVT_BUFCHANGE事件，用户这时需要及时取走数据，否则在循环模式的情况下，当驱动再次填充该缓存时数据会被覆盖。③当第一半缓存填满后，数据采集继续进行，这时驱动开始填充第二半缓存。④当第二半缓存填满以后，如果用户调用了DRV_EnableEvent函