【项目背景】

近年来，随着工程建设的迅速发展，各种新型结构和新型材料的不断涌现，使得待测结构中各种结构型式和结构的受力情况越来越复杂，对结构进行力学测试的需求也越来越迫切。

在此背景下，我公司推出了多通道应变采集系统，该系统可被应用于多种试验结构的应变测试工作中。通过对多通道应变采集系统进行优化设计，提高了应变采集的精度和可靠性。同时将设计方案移植到实际工程中，并根据实际应用环境进行了相应的改进和完善，以确保能完成客户需求，达到试验测量要求。 

 例如在某试验中，结构底部存在大量管道，试验开始时蓄能罐将长时间积蓄较高能量和气体压强，并在积蓄能量达到顶点时一次性释放。在释放过程中，高速流体的冲击、温度和压力的升降变化均使管道结构产生经常性应变变化和结构变形，引起使用周期内的结构破坏。因此需要在整个结构内对管道进行应变监测。  

【客户需求】

针对关键管道整个结构的安全性监测和评估的需求，研制应变测量装置，应用于高温流体管道产生应变的高精度测量，实现应变数据的 采集、存储、管理、处理  及管道质量预警功能。

具体建设目标有：

（1）研制一套该案例应变测量装置软硬件系统，系统可实现极端工况条件下管道结构的应变参数的实时采集、传输和存储；可实现对采集数据的数据处理、实时分析和数据显示。

（2）存储整个运行周期内的管道结构关键应变数据，为将来智能化监测与评估系统的建设提供大数据支持。 

【技术挑战】

● 适应苛刻工业现场环境（振动、噪音、电磁干扰）；

● 整套系统的0.1%高精度测量指标；

● 大规模测量点位——单套系统最多可支持256路应变通道同步采集；

【解决方案】

• ☛  如图，以上即为我公司针对该项目设计的全套系统方案，该系统可实现对应变信号及温度信号的高精度采集。

通过锐科自研设备 RK-3240 采集到应变信号并将数据上传至安装在PXI机箱中的数据采集卡。因客户试验现场要求主机与设备间距离较远，所以采用远程光纤模块利用光缆传输数据的方式，将数据实时传输到远处的电脑主机，应用该方式可实现对采集数据的远距离传输，并确保数据采集的可靠性与稳定性。

1.  关键硬件设备介绍

（1） RK-3240应变信号调理模块：编号为RK-3240的调理板卡是 一个16通道的四分之一 桥路的应变信号调理板卡，该板卡采集应变信号量程范围为±10000微应变，精度0.1%；

          RK-3240应变信号调理模块最多可支持16 块RK-3240调理板卡，即256路应变信号的采集，该模块具备应变调零及存储功能。

（2）NI模块化系统：该产品为标准NI进口产品，多混合外设槽位设计可支持插入PXI、PXIe两种系统的数据采集卡。本项目应用NI电压、热电偶采集卡，可实现对电压及热电偶信号的精准测量。

（3）远程控制模块：该模块被安装于PXI机箱的系统槽位，因客户现场需将主机设备安装于距采集设备较远处，故采用光缆传输数据的方式，可实现对采集数据的远距离传输，并确保数据采集的可靠性与高效性。

2.  数据采集软件

（1）数据采集模块：在上位机中实时采集设备收集到的数据包，并进行数据处理。

（2）数据存储模块：将数据以二进制格式存储在本地硬盘或者网络硬盘，可自主设定数据是否开始采集及数据存储的位置，按照预定的逻辑进行文件创建；显示低采样率数据，方便数据趋势查看；

（3）数据实时显示与计算模块：实时显示采集通道的数据，计算并判断是否超过设定阈值；

（4）数据回放模块：支持二进制TDMS格式文件的回放，回放波形支持按照自定义区间分析，支持查看自定义区间特征值；

（5）应变调零模块：通过RS-485为应变调理仪发送指令，实现硬件调零，并在硬件调零结束后进行软件自校准，以达到应变通道初始值调至零点的目的。

3. 系统软件展示：

【系统优势】

● 系统坚固耐劳、可靠性高，适用于各种恶劣的工作环境

● 系统采集精度高，工作状态稳定，可长时间连续运行

● 系统以用户体验为目标，操作简洁，可实现系统快速采集与数据处理

● 系统可对实验数据进行大容量存储，并对存储数据进行波形回放及数值导出

● 系统可对应变通道进行应变调零，将应变信号回归至零点，提高应变测量的测量精度，以便更好的观测及数据分析

【3D图纸、现场效果图及现场调试】

3D图纸：

效果图：

调试实况：