推拉力計測量過程圖形化記錄方法研究論文

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論文摘要：針對推拉力計測量過程圖形化顯示提出了一種測試過程數據曲線生成方法，通過對測量力值定時取值形成曲線一般點，對連續採集的三次測量力值相互比較形成曲線的波峯和波谷點。該測量過程數據曲線生成方法能準確反映整個測量過程的力值變化，使得測力過程直觀、便捷，測試結果真實可靠。

論文關鍵詞：測量過程,圖形化,推拉力計

前言

推拉力計是為輕工產品主要技術性能指標定量測試之用的測力計，當前的主要類型有指針式、數字顯示式測力儀。隨着現代數據可視化技術的發展和廣泛應用，測試過程圖形顯示的測力儀由於測試過程的直觀、準確等優點即將取代傳統測力儀，圖顯式測力儀的主要技術問題便是力值曲線的生成問題，測力值曲線生成技術還未見文獻報道，傳統的曲線生成技術由於生成效率問題或不能準確反映測量過程等問題而不能適合圖顯式測力儀，為此，本文提出了一套測力值曲線生成算法，包括定時測量力值法、定時取值描點法、附加描點法，該算法繪製的測力值曲線能準確反映整個測量過程的力值變化，測試記錄圖勻速性好。

1測力值曲線生成算法

1.1算法概述

測量力值法

設力值測量時間間隔△t，一次測試時間為t，則從時間值0開始，每隔△t採集一次測力值，由表示，並按時間順序保存為測力值記錄表。

定時取值描點法

設力值定時取值時間間隔為△T（△T為△t的數倍），取值時間為一次測試時間為t，則從時間值0開始掃描測力值記錄表，每隔△T取一個測力值Y及相應的時間值T形成一個描點，並按時間順序保存。

附加描點法

如完全按定時取值描點法可能會過濾掉峯值點和谷點，此時，按附加描點法補充峯值點和谷點。

1.2算法執行過程

（1）首先按測量力值法形成測力值記錄表，並從時間值0開始按定時取值描點法形成描點，在定時取值描點過程中掃描測力值記錄表時，對連續的三次測量力值、、進行相互比較，並設拐點閥值參數為；

（2）當＜＜或>>，説明力值變化是個遞增量或遞減量，沒有出現波峯和波谷拐點，按定時取值描點法進行記錄描點，直到掃描到測力值記錄表最後一點結束，並將最後一點形成描點；

（3）當＜，時，同時│-│>，波峯產生，如波峯產生的時間點位與定時取值描點法的描點時間點位不重複，則定時取值描點法將波峯力值作為時間點位的力值形成附加描點，同時將掃描點時間修改為，繼續轉向（2）進行定時取值描點；

（4）當＞，＞時，同時│-│>，波谷產生，如波谷產生的時間點位與定時取值描點法的描點時間點位不重複，則定時取值描點法將波谷力值作為時間點位的力值形成附加描點，同時將掃描點時間修改為，繼續轉向（2）進行定時取值描點。

執行完上述過程即可形成一張準確反應測試過程的、數據量精簡的描點表，按時間順序將描點表中的點繪製成直線段即形成測試過程曲線圖。

2曲線生成算法計算實例

下面結合實際測試的“輕觸按鍵”的抗壓力測試實驗對算法計算過程進行説明：

設一次測試時間為1.0s，則定時測量力值法的力值測量時間長度和定時取值描點法的描點時間長度t均為1.0s。

設定時測量力值法中的力值測量時間間隔△t為0.01s，定時取值描點法中的描點的時間間隔△T都為0.1s，則所述的定時測量力值法的測量時間點位為0.01s、0.02s、0.03s、0.04s、0.05s………0.98s、0.99s、1.0s，描點時間點位為0.1s、0.2s、0.3s、0.4s、0.5s、0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1.0s。按照設定的測量時間,本實例實際測量力值變化圖如圖1所示。

圖1實際測量力值變化圖

如圖1所示，在測試時間0.40S之前，連續採集測量的力值變化是個遞增量，即＜＜，沒有出現波峯和波谷拐點。力值測試的圖形化記錄按定時取值描點法進行圖形記錄描點，如圖2中的OA段。

圖2本文算法的測試過程曲線

如圖1所示，在測試時間0.40S-0.42S之間，定時測量力值法連續採集的三次測量力值、、，且＜，，説明力值在測試過程有波峯產生，同時，波峯產生的時間點t＝0.41S，波峯產生的時間點位與定時取值描點法的描點時間點位不重複，定時取值描點法將波峯力值作為附加力值在時間點位給予附加描點，如圖2中的B點，B點的時間點位取0.42S，B點的力值取圖1中的波峯力值，連接A、B兩點，AB段為附加的'力值變化圖形記錄圖。

如圖1所示，在測試時間0.47S-0.48S之間，定時測量力值法連續採集的三次測量力值、、，且＜，，説明力值在測試過程有波谷產生，同時，波谷產生的時間點位t＝0.47S，波谷產生的時間點位與所述定時取值描點法的描點時間點位不重複，定時取值描點法將波谷力值作為附加力值給予描點，如圖2中的C點，C點的時間點位取0.48S，C點的力值取圖1中的波谷力值，連接B、C兩點,BC段為附加的力值變化圖形記錄圖。

如圖1所示，在測試時間0.48S-0.70S之間，連續採集測量的力值變化是個遞增量，即＜＜，沒有出現波峯和波谷拐點。力值測試的圖形化記錄按定時取值描點法進行圖形記錄描點，如圖2中的CHD段。

如圖1所示，在測試時間0.69S-0.71S之間，所述的定時測量力值法連續採集的三次測量力值、、，且＜，，説明力值在測試過程有波峯產生，同時，波峯產生的時間點位t＝0.7S，此時，波峯產生的時間點位與所述定時取值描點法的描點時間點位0.7s重複，因此，該波峯的力值已在定時取值描點法形成的記錄表中，如圖2中的D點，不再形成附加記錄描點。

同理，在測試時間0.71S-1.0S之間，連續採集測量的力值變化是個遞減量，沒有出現波峯和波谷拐點。力值測試的圖形化記錄按定時取值描點法進行圖形記錄描點，如圖2中的DE段。

由上得知，圖2中的OABCHDE曲線為本算法在“輕觸按鍵”的抗壓力測試實驗應用中所得到的力值測量圖形化記錄圖。

3算法計算結果比較

如圖3所示，該圖為“輕觸按鍵”的抗壓力測試實驗中應用傳統單一的定時取值描點法所反映的力值變化記錄圖，雖然該定時取值描點法採集到整個測試過程中的唯一波峯值（圖3中的D’點位），但與本文算法的力值測量圖形化記錄圖（圖2）對比，仍丟失了在0.4s和0.5s之間的波峯和波谷兩個拐點(圖2中的B、C點位），使得力值測試曲線OA’H’D’E’存在“丟幀”現象。

圖3傳統的定時取值描點法生成的測試過程曲線

綜上所述，本文算法與現有技術相比具有以下優點：

Ａ、測試記錄圖勻速性好。本文算法所生成的圖形在增加描點數量的基礎上，保證整個描點速度不受影響，使得測試曲線具有更好的勻速性。

Ｂ、力值變化的真實性得到可靠保證。在有限的內存容量上，同時實現定時描點和附加描點相結合，有效地保證了整個測試過程中力值變化的真實性。

4算法實現實例

將上述算法通過C語言編程在單片機上實現，如下圖4所示，該圖是某一測力過程數據的曲線段顯示圖，準確地反映了測力過程中力值的變化，形象、直觀，且記錄數據量少，效率高。

圖4測力值曲線生成界面及效果

5結束語

本文針對推拉力計測量過程圖形化顯示提出了一種測試過程數據曲線生成方法，主要由測量力值法、定時取值描點法、附加描點法組成。該測量過程數據曲線生成方法能準確反映整個測量過程的力值變化，使得測力過程直觀、便捷，測試結果真實可靠，可推廣應用至所有單值測量儀器中。

參考文獻

1 毛明虎.基於MPS430微處理器的電子推拉力計的設計與實現[D].電子科技大學碩士學位論文.2008.

2 喬瑞.一種曲線段近似生成算法[J].新疆大學學報.1998,(2):42-44.