標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)在智能應(yīng)變測(cè)量中的開發(fā)

崔　明，左　佳，韓　凱（中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所　全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710061）

標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)在智能應(yīng)變測(cè)量中的開發(fā)

崔明，左佳，韓凱
（中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710061）

針對(duì)全機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度靜力試驗(yàn)采用TIDS進(jìn)行應(yīng)變數(shù)據(jù)智能采集過程中遇到的在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如何快速和準(zhǔn)確記錄應(yīng)變片編號(hào)和TIDS標(biāo)識(shí)信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系的問題，開發(fā)了標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用二維碼進(jìn)行應(yīng)變片編號(hào)和TIDS的標(biāo)識(shí)信息的記錄和打印，使用嵌入式技術(shù)根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集器軟件的開發(fā)，并應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變片編號(hào)和TIDS標(biāo)識(shí)信息的采集。將該系統(tǒng)應(yīng)用于某型飛機(jī)全機(jī)靜力試驗(yàn)中，解決了TIDS使用過程中遇到的瓶頸問題，降低了出錯(cuò)率，提高了工作效率，真正意義上實(shí)現(xiàn)了TIDS的應(yīng)用價(jià)值，規(guī)范了 TIDS應(yīng)變測(cè)量流程，加快了應(yīng)變測(cè)量的智能化進(jìn)程。

TIDS；標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)；全機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)；應(yīng)變測(cè)量

0　引言

針對(duì)全機(jī)結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)的應(yīng)變數(shù)據(jù)采集，采集設(shè)備分布相對(duì)比較集中，而對(duì)于飛機(jī)各部位的應(yīng)變片分布相對(duì)比較分散。一般情況下，從應(yīng)變片到采集設(shè)備要通過較長的導(dǎo)線連接（最長時(shí)超過了 50 m），并且需要多段連接，才能完成整個(gè)應(yīng)變測(cè)量的接線過程。但是在建立應(yīng)變片與測(cè)量設(shè)備通道之間的關(guān)系時(shí)，傳統(tǒng)的連接方式存在效率低和易出錯(cuò)等問題，因此引入了 TIDS（Transducer Identification of Strain gage）［1］，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)變測(cè)量的智能化。TIDS是某應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)定制的一款識(shí)別芯片，測(cè)量設(shè)備通過讀取TIDS信息來建立應(yīng)變片與測(cè)量設(shè)備通道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。TIDS以TEDS（Transducer Electronic Data Sheets）為主要部件，TEDS傳感器電子數(shù)據(jù)表遵循 IEEE 1451標(biāo)準(zhǔn)［2-4］；TEDS可寫入/讀取傳感器的參數(shù)信息，并且對(duì)于測(cè)試性能沒有任何影響［5-6］；可采用三線制的連接方式［7-8］，與傳統(tǒng)的應(yīng)變計(jì)連接方式相同。在實(shí)際的使用過程中，雖然避免了多次接線過程中的傳號(hào)問題，但仍然必須記錄應(yīng)變片編號(hào)（一般為7位數(shù)字）與TIDS的標(biāo)識(shí)信息 （16位的字母和數(shù)字組合）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在人工記錄過程中仍然不能避免出錯(cuò)，而且在一定程度上加大了工作量，增加了出錯(cuò)機(jī)率。

本文針對(duì)在 TIDS使用過程中遇到的如何將應(yīng)變片編號(hào)和 TIDS芯片編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)記錄并能夠自動(dòng)導(dǎo)出對(duì)應(yīng)關(guān)系等問題進(jìn)行了研究，開發(fā)了標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用二維碼進(jìn)行應(yīng)變片編號(hào)和TIDS信息的記錄和打??；采用嵌入式技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變片編號(hào)和TIDS信息的采集，以及對(duì)應(yīng)信息關(guān)系的自動(dòng)導(dǎo)出。該系統(tǒng)的開發(fā)完善了TIDS技術(shù)在應(yīng)變測(cè)量中的使用流程，加快了應(yīng)變測(cè)量的智能化進(jìn)程。

1　智能應(yīng)變數(shù)據(jù)采集流程

將TIDS引入全機(jī)結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)的應(yīng)變數(shù)據(jù)采集中，應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)采集流程如圖1所示。

圖1　應(yīng)變測(cè)量接線流程圖

圖1中，應(yīng)變片通過測(cè)量導(dǎo)線與 TIDS一對(duì)一連接，再通過測(cè)量導(dǎo)線與電纜連接，一根應(yīng)變電纜以不多于16個(gè)應(yīng)變片為單位的方式接入采集設(shè)備，再通過網(wǎng)線和交換機(jī)連接于數(shù)據(jù)采集PC端，整個(gè)構(gòu)成智能應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。TIDS的引入解決了在傳統(tǒng)的應(yīng)變片多次接線過程中存在的人工記錄對(duì)應(yīng)關(guān)系易出錯(cuò)和效率低等問題，并減輕了插拔電纜后復(fù)雜的文件配置工作。但是又出現(xiàn)了新的問題：如何在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)變片編號(hào)（一般為7位數(shù)字）和TIDS的標(biāo)識(shí)信息（16位的字母和數(shù)字組合）的錄入和輸出？以往采用人工手抄記錄的方式，在人工記錄過程中不能避免出錯(cuò)，而且在一定程度上增加了工作量，加大了出錯(cuò)機(jī)率。因此，開發(fā)了標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)。

2　標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)的開發(fā)

2.1采用二維碼進(jìn)行應(yīng)變片編號(hào)和TIDS信息的記錄和打印

為了方便試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變片編號(hào)與TIDS的信息標(biāo)識(shí)，將二維碼技術(shù)［9］應(yīng)用于應(yīng)變信息記錄，圖 2為使用的二維碼標(biāo)簽打印機(jī)，圖3為打印出的應(yīng)變片編號(hào)和TIDS信息標(biāo)識(shí)。

圖2　二維碼標(biāo)簽打印機(jī)

圖3　標(biāo)識(shí)信息

圖4　二維碼數(shù)據(jù)采集器

2.2采用數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行應(yīng)變片和 TIDS信息的采集

為了方便對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變片與TIDS的標(biāo)識(shí)信息的錄入，引入了二維碼數(shù)據(jù)采集器，如圖4所示。采用掃描二維碼的方式對(duì)標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行記錄。

2.3采用嵌入式技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的開發(fā)

2.3.1功能介紹

該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為信息錄入和信息輸出功能，能夠?qū)崿F(xiàn)PC端與手持式數(shù)據(jù)采集器端的數(shù)據(jù)交互，完成數(shù)據(jù)信息的錄入和自動(dòng)導(dǎo)出。

2.3.2運(yùn)行開發(fā)環(huán)境

使用Win CE應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境［10］和 VS 2008開發(fā)平臺(tái)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)。PC端數(shù)據(jù)通信軟件支持Windows XPP3以上完整版系統(tǒng)，需要 Microsoft.Net Freamwork 3.5 框架；手持式數(shù)據(jù)采集器支持 Windows CE 5.0以上系統(tǒng)，需要安裝 NETCFv2.wce5.armv4i.cab運(yùn)行環(huán)境。

2.3.3具體實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)主要是按批次采集應(yīng)變數(shù)據(jù) （主要是TIDS標(biāo)識(shí)信息和應(yīng)變片編號(hào)信息），并依據(jù)TIDS標(biāo)識(shí)信息與應(yīng)變片編號(hào)信息一對(duì)一對(duì)應(yīng)關(guān)系；掃描完成后將手持?jǐn)?shù)據(jù)采集終端上的數(shù)據(jù)下載到PC端軟件，支持批次、掃描日期相關(guān)數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)以出 Excel表格的形式進(jìn)行導(dǎo)出，直接導(dǎo)出一對(duì)一對(duì)應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)界面如圖5和圖6所示。

圖5　應(yīng)變采集界面

圖6　應(yīng)變采集查詢界面

2.3.4主要實(shí)現(xiàn)代碼

數(shù)據(jù)信息錄入部分代碼如下：

3　結(jié)論

本文通過分析TIDS在智能應(yīng)變測(cè)量使用過程中遇到的實(shí)際問題，開發(fā)了標(biāo)識(shí)信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠完美地解決在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)記錄和查詢應(yīng)變片編號(hào)和TIDS標(biāo)識(shí)信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及智能導(dǎo)出信息數(shù)據(jù)，利用測(cè)量設(shè)備通過讀取TIDS信息來建立應(yīng)變片與測(cè)量設(shè)備通道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，智能完成試驗(yàn)配置工作，真正意義上實(shí)現(xiàn)了 TIDS的應(yīng)用價(jià)值，規(guī)范了 TIDS應(yīng)變測(cè)量流程，加快了應(yīng)變測(cè)量的智能化進(jìn)程。該系統(tǒng)在某型飛機(jī)全機(jī)靜力試驗(yàn)中得到了應(yīng)用，使工作效率大大提高，并顯著降低了由于人為干預(yù)造成的出錯(cuò)率。

［1］張寧.TIDS電路在應(yīng)變測(cè)量中應(yīng)用總結(jié)報(bào)告（623S-201108-081）［R］.中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所技術(shù)報(bào)告，2011.

［2］崔書平，張志鵬.IEEEl451.2協(xié)議研究及實(shí)現(xiàn)［J］.儀器儀表學(xué)報(bào)，2008，29（8）：500-503.

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［7］丁文琪，王志成，王莉敏，等.靜力試驗(yàn)應(yīng)變測(cè)量中三線制轉(zhuǎn)兩線制的算法研究［J］.強(qiáng)度與環(huán)境，2013，40（3）：57-64.

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Development of identification information acquisition system in intelligent strain data measurement

Cui Ming，Zuo Jia，Han Kai
（Full Scale Aircraft Static/Fatigue Structure Aviation Science and Technology Key Laboratory，Aircraft Strength Research Institute of China，Xi′an 710061，China）

Aimingattheproblemthathowtorecordcorrespondencebetweenstraingaugenumbers（sevendigitsof combinations）and TIDS identification information（combinations of sixteen digits and letters）by manual recording fast and exactly at test site using TIDS to intelligent strain gauge data acquisition in full scale static structure test，this paper develops the identification information acquisition system（IIAS）.It uses two-dimensional code to record and print for strain gauge number and TIDS identification information.Data acquisition instrument is adopted to collect the information of strain gauges and TIDS identification. According to the needs，it develops the data collector software for in-site strain gauges by using embedded technology.The system has been used in certain full scale aircraft structure strength static test.The test result shows that the TIDS technology can solve the bottleneck problems，reduce the error rate and improve work efficiency.It realizes the true sense of the value of TIDS，and optimizes the TIDS using process.This method can establish the TIDS standard strain measurement criterion，and accelerate the intelligent process of strain measurement.

TIDS；identification information acquisition system；full scale static structure test；strain data measurement

V248.9

A

1674-7720（2015）02-0083-02

（2014-08-29）

崔明（1978-），男，本科，工程師，主要研究方向：全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

左佳（1979-），女，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集與分析。