推拉力計(jì)測(cè)量過(guò)程圖形化記錄方法研究論文
論文摘要：針對(duì)推拉力計(jì)測(cè)量過(guò)程圖形化顯示提出了一種測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)曲線生成方法，通過(guò)對(duì)測(cè)量力值定時(shí)取值形成曲線一般點(diǎn)，對(duì)連續(xù)采集的三次測(cè)量力值相互比較形成曲線的波峰和波谷點(diǎn)。該測(cè)量過(guò)程數(shù)據(jù)曲線生成方法能準(zhǔn)確反映整個(gè)測(cè)量過(guò)程的力值變化，使得測(cè)力過(guò)程直觀、便捷，測(cè)試結(jié)果真實(shí)可靠。
論文關(guān)鍵詞：測(cè)量過(guò)程,圖形化,推拉力計(jì)
前言
推拉力計(jì)是為輕工產(chǎn)品主要技術(shù)性能指標(biāo)定量測(cè)試之用的測(cè)力計(jì)，當(dāng)前的主要類(lèi)型有指針式、數(shù)字顯示式測(cè)力儀。隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，測(cè)試過(guò)程圖形顯示的測(cè)力儀由于測(cè)試過(guò)程的直觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)即將取代傳統(tǒng)測(cè)力儀，圖顯式測(cè)力儀的主要技術(shù)問(wèn)題便是力值曲線的生成問(wèn)題，測(cè)力值曲線生成技術(shù)還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，傳統(tǒng)的曲線生成技術(shù)由于生成效率問(wèn)題或不能準(zhǔn)確反映測(cè)量過(guò)程等問(wèn)題而不能適合圖顯式測(cè)力儀，為此，本文提出了一套測(cè)力值曲線生成算法，包括定時(shí)測(cè)量力值法、定時(shí)取值描點(diǎn)法、附加描點(diǎn)法，該算法繪制的測(cè)力值曲線能準(zhǔn)確反映整個(gè)測(cè)量過(guò)程的力值變化，測(cè)試記錄圖勻速性好。
1測(cè)力值曲線生成算法
1.1算法概述
測(cè)量力值法
設(shè)力值測(cè)量時(shí)間間隔△t，一次測(cè)試時(shí)間為t，則從時(shí)間值0開(kāi)始，每隔△t采集一次測(cè)力值，由表示，并按時(shí)間順序保存為測(cè)力值記錄表。
定時(shí)取值描點(diǎn)法
設(shè)力值定時(shí)取值時(shí)間間隔為△T（△T為△t的數(shù)倍），取值時(shí)間為一次測(cè)試時(shí)間為t，則從時(shí)間值0開(kāi)始掃描測(cè)力值記錄表，每隔△T取一個(gè)測(cè)力值Y及相應(yīng)的時(shí)間值T形成一個(gè)描點(diǎn)，并按時(shí)間順序保存。
附加描點(diǎn)法
如完全按定時(shí)取值描點(diǎn)法可能會(huì)過(guò)濾掉峰值點(diǎn)和谷點(diǎn)，此時(shí)，按附加描點(diǎn)法補(bǔ)充峰值點(diǎn)和谷點(diǎn)。
1.2算法執(zhí)行過(guò)程
�。�1）首先按測(cè)量力值法形成測(cè)力值記錄表，并從時(shí)間值0開(kāi)始按定時(shí)取值描點(diǎn)法形成描點(diǎn)，在定時(shí)取值描點(diǎn)過(guò)程中掃描測(cè)力值記錄表時(shí)，對(duì)連續(xù)的三次測(cè)量力值、、進(jìn)行相互比較，并設(shè)拐點(diǎn)閥值參數(shù)為；
�。�2）當(dāng)＜＜或>>，說(shuō)明力值變化是個(gè)遞增量或遞減量，沒(méi)有出現(xiàn)波峰和波谷拐點(diǎn)，按定時(shí)取值描點(diǎn)法進(jìn)行記錄描點(diǎn)，直到掃描到測(cè)力值記錄表最后一點(diǎn)結(jié)束，并將最后一點(diǎn)形成描點(diǎn)；
�。�3）當(dāng)＜，時(shí)，同時(shí)│-│>，波峰產(chǎn)生，如波峰產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)位與定時(shí)取值描點(diǎn)法的描點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)位不重復(fù)，則定時(shí)取值描點(diǎn)法將波峰力值作為時(shí)間點(diǎn)位的力值形成附加描點(diǎn)，同時(shí)將掃描點(diǎn)時(shí)間修改為，繼續(xù)轉(zhuǎn)向（2）進(jìn)行定時(shí)取值描點(diǎn)；
�。�4）當(dāng)＞，＞時(shí)，同時(shí)│-│>，波谷產(chǎn)生，如波谷產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)位與定時(shí)取值描點(diǎn)法的描點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)位不重復(fù)，則定時(shí)取值描點(diǎn)法將波谷力值作為時(shí)間點(diǎn)位的力值形成附加描點(diǎn)，同時(shí)將掃描點(diǎn)時(shí)間修改為，繼續(xù)轉(zhuǎn)向（2）進(jìn)行定時(shí)取值描點(diǎn)。
執(zhí)行完上述過(guò)程即可形成一張準(zhǔn)確反應(yīng)測(cè)試過(guò)程的、數(shù)據(jù)量精簡(jiǎn)的描點(diǎn)表，按時(shí)間順序?qū)⒚椟c(diǎn)表中的點(diǎn)繪制成直線段即形成測(cè)試過(guò)程曲線圖。
2曲線生成算法計(jì)算實(shí)例
下面結(jié)合實(shí)際測(cè)試的“輕觸按鍵”的抗壓力測(cè)試實(shí)驗(yàn)對(duì)算法計(jì)算過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：
設(shè)一次測(cè)試時(shí)間為1.0s，則定時(shí)測(cè)量力值法的力值測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)度和定時(shí)取值描點(diǎn)法的描點(diǎn)時(shí)間長(zhǎng)度t均為1.0s。
設(shè)定時(shí)測(cè)量力值法中的力值測(cè)量時(shí)間間隔△t為0.01s，定時(shí)取值描點(diǎn)法中的描點(diǎn)的時(shí)間間隔△T都為0.1s，則所述的定時(shí)測(cè)量力值法的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)位為0.01s、0.02s、0.03s、0.04s、0.05s………0.98s、0.99s、1.0s，描點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)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(shè)定的測(cè)量時(shí)間,本實(shí)例實(shí)際測(cè)量力值變化圖如圖1所示。
圖1實(shí)際測(cè)量力值變化圖
如圖1所示，在測(cè)試時(shí)間0.40S之前，連續(xù)采集測(cè)量的力值變化是個(gè)遞增量，即＜＜，沒(méi)有出現(xiàn)波峰和波谷拐點(diǎn)。力值測(cè)試的圖形化記錄按定時(shí)取值描點(diǎn)法進(jìn)行圖形記錄描點(diǎn)，如圖2中的OA段。
圖2本文算法的測(cè)試過(guò)程曲線
如圖1所示，在測(cè)試時(shí)間0.40S-0.42S之間，定時(shí)測(cè)量力值法連續(xù)采集的三次測(cè)量力值、、，且＜，，說(shuō)明力值在測(cè)試過(guò)程有波峰產(chǎn)生，同時(shí)，波峰產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)t＝0.41S，波峰產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)位與定時(shí)取值描點(diǎn)法的描點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)位不重復(fù)，定時(shí)取值描點(diǎn)法將波峰力值作為附加力值在時(shí)間點(diǎn)位給予附加描點(diǎn)，如圖2中的B點(diǎn)，B點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)位取0.42S，B點(diǎn)的力值取圖1中的波峰力值，連接A、B兩點(diǎn)，AB段為附加的力值變化圖形記錄圖。
如圖1所示，在測(cè)試時(shí)間0.47S-0.48S之間，定時(shí)測(cè)量力值法連續(xù)采集的三次測(cè)量力值、、，且＜，，說(shuō)明力值在測(cè)試過(guò)程有波谷產(chǎn)生，同時(shí)，波谷產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)位t＝0.47S，波谷產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)位與所述定時(shí)取值描點(diǎn)法的描點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)位不重復(fù)，定時(shí)取值描點(diǎn)法將波谷力值作為附加力值給予描點(diǎn)，如圖2中的C點(diǎn)，C點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)位取0.48S，C點(diǎn)的力值取圖1中的波谷力值，連接B、C兩點(diǎn),BC段為附加的力值變化圖形記錄圖。
如圖1所示，在測(cè)試時(shí)間0.48S-0.70S之間，連續(xù)采集測(cè)量的力值變化是個(gè)遞增量，即＜＜，沒(méi)有出現(xiàn)波峰和波谷拐點(diǎn)。力值測(cè)試的圖形化記錄按定時(shí)取值描點(diǎn)法進(jìn)行圖形記錄描點(diǎn)，如圖2中的CHD段。
如圖1所示，在測(cè)試時(shí)間0.69S-0.71S之間，所述的定時(shí)測(cè)量力值法連續(xù)采集的三次測(cè)量力值、、，且＜，，說(shuō)明力值在測(cè)試過(guò)程有波峰產(chǎn)生，同時(shí)，波峰產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)位t＝0.7S，此時(shí)，波峰產(chǎn)生的時(shí)間點(diǎn)位與所述定時(shí)取值描點(diǎn)法的描點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)位0.7s重復(fù)，因此，該波峰的力值已在定時(shí)取值描點(diǎn)法形成的記錄表中，如圖2中的D點(diǎn)，不再形成附加記錄描點(diǎn)。
同理，在測(cè)試時(shí)間0.71S-1.0S之間，連續(xù)采集測(cè)量的力值變化是個(gè)遞減量，沒(méi)有出現(xiàn)波峰和波谷拐點(diǎn)。力值測(cè)試的圖形化記錄按定時(shí)取值描點(diǎn)法進(jìn)行圖形記錄描點(diǎn)，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(cè)試實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中所得到的力值測(cè)量圖形化記錄圖。
3算法計(jì)算結(jié)果比較
如圖3所示，該圖為“輕觸按鍵”的抗壓力測(cè)試實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用傳統(tǒng)單一的'定時(shí)取值描點(diǎn)法所反映的力值變化記錄圖，雖然該定時(shí)取值描點(diǎn)法采集到整個(gè)測(cè)試過(guò)程中的唯一波峰值（圖3中的D’點(diǎn)位），但與本文算法的力值測(cè)量圖形化記錄圖（圖2）對(duì)比，仍丟失了在0.4s和0.5s之間的波峰和波谷兩個(gè)拐點(diǎn)(圖2中的B、C點(diǎn)位），使得力值測(cè)試曲線OA’H’D’E’存在“丟幀”現(xiàn)象。
圖3傳統(tǒng)的定時(shí)取值描點(diǎn)法生成的測(cè)試過(guò)程曲線
綜上所述，本文算法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
�。�、測(cè)試記錄圖勻速性好。本文算法所生成的圖形在增加描點(diǎn)數(shù)量的基礎(chǔ)上，保證整個(gè)描點(diǎn)速度不受影響，使得測(cè)試曲線具有更好的勻速性。
�。�、力值變化的真實(shí)性得到可靠保證。在有限的內(nèi)存容量上，同時(shí)實(shí)現(xiàn)定時(shí)描點(diǎn)和附加描點(diǎn)相結(jié)合，有效地保證了整個(gè)測(cè)試過(guò)程中力值變化的真實(shí)性。
4算法實(shí)現(xiàn)實(shí)例
將上述算法通過(guò)C語(yǔ)言編程在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)，如下圖4所示，該圖是某一測(cè)力過(guò)程數(shù)據(jù)的曲線段顯示圖，準(zhǔn)確地反映了測(cè)力過(guò)程中力值的變化，形象、直觀，且記錄數(shù)據(jù)量少，效率高。
圖4測(cè)力值曲線生成界面及效果
5結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)推拉力計(jì)測(cè)量過(guò)程圖形化顯示提出了一種測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)曲線生成方法，主要由測(cè)量力值法、定時(shí)取值描點(diǎn)法、附加描點(diǎn)法組成。該測(cè)量過(guò)程數(shù)據(jù)曲線生成方法能準(zhǔn)確反映整個(gè)測(cè)量過(guò)程的力值變化，使得測(cè)力過(guò)程直觀、便捷，測(cè)試結(jié)果真實(shí)可靠，可推廣應(yīng)用至所有單值測(cè)量?jī)x器中。
參考文獻(xiàn)
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