低頻力學(xué)譜儀是研究固體材料內(nèi)耗特性的重要儀器設(shè)備之一�，F(xiàn)有的低頻力學(xué)譜儀大多采用工控機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的集中控制系統(tǒng)模式,采用FFT方法進(jìn)行相位差計(jì)算,這種系統(tǒng)模式存在系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)難度,系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不足,計(jì)算精度差,且生產(chǎn)成本高�；诖�,本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于Cortex-M3的新型高性能低頻力學(xué)譜儀。本文主要完成的研究?jī)?nèi)容包括:(1)采用了一種全相位FFT譜分析計(jì)算相位差的方法,對(duì)全相位FFT測(cè)相原理進(jìn)行了理論分析,并對(duì)傳統(tǒng)FFT與全相位FFT進(jìn)行了理論分析比較與MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比,驗(yàn)證了全相位FFT具有高精度的測(cè)相性能。(2)對(duì)低頻力學(xué)譜儀機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析和設(shè)計(jì),指出了低頻力學(xué)譜儀機(jī)械系統(tǒng)中倒扭擺的垂直精度直接影響著材料內(nèi)耗的測(cè)量精度,設(shè)計(jì)了材料試樣裝載采用夾具位置精密可調(diào)的機(jī)械裝置,對(duì)各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明并利用三維軟件Pro E對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行了三維建模。(3)建立了以Cortex-M3處理器為主控制核心的控制系統(tǒng),對(duì)各個(gè)模塊:信號(hào)發(fā)生模塊、光電池步進(jìn)電機(jī)控制模塊、雙路信號(hào)采集模塊以及溫度控制模塊進(jìn)行了詳細(xì)的性能分析和設(shè)計(jì),并采用C語(yǔ)言編寫程序相應(yīng)的子程序,設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了正弦信號(hào)的發(fā)出與雙路信號(hào)采集的功能(4)采用Csharp(C#)語(yǔ)言設(shè)計(jì)了上位機(jī)圖形顯示界面,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集圖形化顯示。搭建了低頻力學(xué)譜儀測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)材料試樣進(jìn)行了不同溫度下的內(nèi)耗測(cè)試,并對(duì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,得到了材料內(nèi)耗隨溫度變化的規(guī)律曲線即內(nèi)耗-溫度譜。該系統(tǒng)采用上位機(jī)+Cortex-M3處理器的分散控制系統(tǒng),通過改集中控制為分散控制系統(tǒng),增大了系統(tǒng)軟、硬件優(yōu)化的空間,方便系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù);并且采用全相位FFT譜分析方法計(jì)算相位差,克服傳統(tǒng)FFT方法的缺陷,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性強(qiáng),抗干擾性強(qiáng)的相位差計(jì)算。該系統(tǒng)方案改進(jìn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性,并且有效的提高低頻力學(xué)譜儀的計(jì)算精度,同時(shí)也為今后系統(tǒng)優(yōu)化奠定了一定的基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH87
【部分圖文】：

大程度的減少生產(chǎn)成本，提高企業(yè)市場(chǎng)經(jīng)備的自主創(chuàng)新能力。的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)開始于二十世紀(jì)四十年代，它的工作原，但當(dāng)時(shí)的測(cè)試性能存在許多缺陷[7]。到試技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)際上已研發(fā)制造出頻力學(xué)譜儀的測(cè)試性能進(jìn)行了改善，以及外同類儀器設(shè)備價(jià)格比較高，嚴(yán)重滯約了，以中科院物理研究所為代表對(duì)低頻力學(xué)、劉長(zhǎng)松以及朱震剛等研究員為代表的中期開始自主研發(fā)了自動(dòng)化控制比較高的低要技術(shù)性能為（工作狀態(tài)為強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí))：工度為 100 600K，控溫精度 0.5K[11-14]。

圖 1-2 LMA-1 型低頻力學(xué)譜儀Fig.1-2 LMA-1 low-frequency mechanical spectrom儀器研究主要在歐洲、日本以及美國(guó)地區(qū)。和儀器主要是在自動(dòng)化程度、機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測(cè)行提高和改進(jìn)。Swartz[23]研發(fā)制造了一種用來試儀器具有 2 個(gè)相異溫區(qū)的樣品室，高溫的是變范圍是-72 10 -42 10，應(yīng)變精度可達(dá)4 1較低的溫度對(duì)中子輻照薄膜的低頻內(nèi)耗進(jìn)行測(cè)模式，能夠消除較高的寄生頻率影響。Barrow測(cè)試溫度最低可達(dá) 4 K 且具有很高的測(cè)試精度維持應(yīng)變振幅，并且提供對(duì)應(yīng)于阻尼水平的輸耗相對(duì)較低的材料。Woirgard[26]等研發(fā)了一種量材料的內(nèi)耗，在-510 10Hz 的頻率范圍內(nèi)通高內(nèi)耗，這種測(cè)試方法通過不同的實(shí)驗(yàn)獲得一種測(cè)量?jī)?nèi)耗的倒扭擺，測(cè)量的頻率范圍為1

研究技術(shù)路線
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2876636