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1 前言

我們從1990年開始與西北機器廠合作，開發生產緩沖材料沖擊試驗機。并用Visual C++作為軟件開發平臺，開發了材料緩沖特性的測試系統。經過多年來不斷的完善，已經成為功能強大、性能穩定的測試系統。2003年該測試系統獲得陜西省教學成果二等獎。先后有北京印刷學院、株洲工學院、西安理工大學等院校購買我們的系統。

2 材料緩沖特性測試虛擬儀器的總體設計

本系統依照GB8167-87《包裝用緩沖材料動態壓縮試驗方法》的要求，用于在緩沖材料沖擊試驗機上對緩沖材料進行緩沖性能動態壓縮試驗，以求得各種不同密度、不同配方的緩沖材料，如發泡聚乙烯、發泡聚苯乙烯、蜂窩紙板等，在不同的靜應力下，對于不同跌落高度，材料所表現出的最大加速度——靜應力曲線，緩沖系數——最大應力曲線，動態應力——應變等曲線和數據，用以進行運輸包裝件的緩沖襯墊的設計。是緩沖材料生產商（如泡沫塑料、蜂窩紙板等生產商）、貴重機電、家電設備（如計算機、電視機等）生產商、包裝工程專業教學和科研不可缺少的試驗裝備。硬件部分由緩沖材料沖擊試驗機，加速度計，電荷放大器，計算機、數據采集板等部分組成。軟件部分由數據采集、速度測試、數字濾波、數據分析、曲線顯示、曲線擬合、實驗報告等幾個模塊組成(圖1)。

圖 1 材料緩沖性能虛擬儀器總體設計

3 系統構成：

（1）Y52-2/ZF緩沖材料沖擊試驗機臺體 1臺
滑臺最大落下高度 1200mm  
最大跌落重量  50kgf
輕臺自重 2kgf（最小靜應力500Pa）  
重臺自重 7kgf
最小重量增量 1kgf
（2）數據采集接口板 1臺；  
（3）壓電型加速度計 1只  
（4）試驗機控制器 1臺  
（5）電荷放大器 1臺  
（6）緩沖材料動態壓縮試驗數據采集與處理軟件（Windows界面，VC編程）
專業版   ITHC-Pro2.0   1套
演示版   ITHC-Demo2.0 1套  

4 系統特點：

（1）任意情況下都能可靠采集沖擊加速度—時間信號（圖2）。

圖2 加速度時間曲線

（2）提供各種FIR數字濾波器對加速度信號進行濾波，保證了信號不會失真，這對于研究緩沖材料力學性能，開發新型緩沖材料特別重要（圖3）。

圖 3 數字濾波器和濾波后的曲線

（3）以線性或對數方式顯示最大加速度-靜應力，緩沖系數-最大應力和動態應力-應變等曲線。既可以單一地顯示曲線，又可以把擬合曲線和原始離散數據同時顯示（圖4）。

圖 4 用對數方式輸出的擬合后的最大加速度靜應力曲線

（4）提供多種曲線擬合方案，特別是手工擬合，更使您得心應手。用離散數據去擬合曲線的工作是很復雜的。雖有人提供了200多種函數，供擬合數據使用，但還沒有一種適合任意一組離散數據的通用的方法。我們給出的手工擬合法使您能隨心所欲地生成光滑連續的擬合曲線。
（5）隨意的取圖功能使您能得到您想要的任意一幅圖
（6）全自動命名文件，無需人為干預

圖 5擬合后的緩沖系數曲線

關于測試系統的詳細情況請登陸：www.testimpact.com，并歡迎來電0910-3572033詢問。

5結束語

基于虛擬儀器技術，開發出的材料動態壓縮試驗的虛擬儀器，它具有操作簡單、功能強大、數據能永久性保存，自動化、可視化程度高等特點，為貫徹實施國家標準提供了強有力的支持，作為緩沖材料動態壓縮測試的專用虛擬儀器，填補了國內的空白，對于緩沖材料的研究、試驗和測試有重要的意義。

[參考文獻]
[1] 彭國勛等.運輸包裝[M]. 北京.印刷工業出版社,2000.
[2] 山靜民等.包裝測試技術[M].北京.印刷工業出版社,1999.
[3] 山靜民.材料緩沖系數的快速測試方法[J].包裝工程,20(3)，1999.
[4] 山靜民等.緩沖材料沖擊試驗機的數據采集和處理系統[J].中國包裝.19(3),1999
[5] 山靜民、陳滿儒、譚志明.緩沖系統振動特性的掃頻測試[J]. 包裝工程,23(4)，2002

作者簡介：山靜民（1944-），男，陜西咸陽人，陜西科技大學教授。主要從事測試系統的開發，特別是沖擊測試系統的開發。聯系電話：09103572033