摘要：介紹了汽車板簧剛度測試中所采用的一種計算機數據采集系統，提出了一種廉價實現高精度高效率連續數據采集的方法。采用力和位移傳感器、A/D轉換器、通用計算機和相應的辦公自動化軟件MicrosoftExcel，實現汽車板簧剛度連續測試，數據自動化采集和處理，提高了測試精度和工作效率。
關鍵詞：板簧剛度采集系統

1引言

在汽車結構中有很多彈性元件，汽車鋼板彈簧是汽車懸架系統中最大的承載彈性元件。因此，其載荷（力）與變形（直線位移）之間的關系——剛度是一個十分重要的考核指標。在實際應用中，涉及頻度比較高的是靜剛度。在汽車板簧的生產過程中，材料、工藝變化，都必須進行板簧的性能檢測。

一般物體的剛度是非線形的，載荷變形形成遲滯回線，回線所包圍的面積即為物體由加載到卸載所消耗的能量。用簡單的一個比數來表達物體的剛度是線性處理的結果是不確切的。但有的物體剛度接近線形，所以常用靜剛度代替和表述復雜的力學機理。靜剛度是物體在力的作用下發生變形，力與相應變形之間比即為物體的靜剛度，K=△P/△f，其中△P為力變化值，單位N；△f為位移變化值，單位mm。所以在板簧的剛度測試中，我們采用全程連續數據采集法，可以準確直觀地反映板簧剛度的實際情況。

由于一般板簧的剛度變化是接近于線性變化，我們可以以靜剛度來表示其彈性特征。而在非線性板簧中的剛度，也可簡化成幾段直線段來處理。

剛度的測量主要是采集力值與位移值數據。通常板簧傳統的靜剛度測試方法是沿用逐點測量、讀數的測量方法。應用標準液壓式（或機械式）壓力試驗機加載，板簧運行到相應的檢測點位置上，其載荷由試驗機度量盤指示，變形的位移值通過標尺指示，由人工讀數的辦法記錄該點的載荷、位移值，然后通過手工計算得到板簧的剛度值。該方法的缺點是，測試精度較差，工作量大，效率低，無法得到連續的剛度曲線，可能導致試驗結果的重大偏差。而且該類機器滿量程較大，測試小載荷板簧時，誤差很大。所以如在板簧剛度試驗中采用計算機全程連續數據采集、軟件分析的方法，可以方便地解決該問題。

2系統原理

試驗前，將力與位移傳感器安裝在標準液壓式（或機械式）壓力試驗機上，并與計算機連接。板簧按裝車狀態裝夾到位。預加載三次，消除殘余應力、偶然誤差的影響。打開計算機專用的數據采集軟件，設置好參數（切換到所用的傳感器標定系數等），儀器進行自檢程序無錯后，開始加、卸載測試，數據采集開始。

測試過程中力與位移傳感器的二路信號通過接口卡，經過放大器、A/D轉換器，由專用的數據采集軟件進行采集，力與位移曲線在線顯示到計算機屏幕上。到達設定的最大載荷點后，開始卸載，重復采集過程。

同時該數據由專用數據格式存入MicrosoftExcel工作簿。加、卸載測試完畢，關閉應用采集程序，進入MicrosoftExcel程序，將保存的數據讀入到MicrosoftExcel程序中，調入圖表功能，以X、Y散點圖繪制板簧加、卸載完整的載荷—變形曲線（剛度曲線）（X：位移值/f、Y：力值/P）。在圖表中使用趨勢線，數據擬合，回歸分析得到二次方程代數式，其中，斜率即是板簧的剛度值。如是多級剛度板簧，取每一直線段回歸分析，可以得出板簧該段的剛度值。雖然有人認為這樣操作太煩瑣，但是，MicrosoftExcel軟件應用普及，圖表功能中趨勢線分析形式較靈活，完全能勝任剛度曲線的分析工作，所以沒有必要自己編制分析軟件。

該程序最大采集點數量可以達到500點。并可以在板簧運行過程中采集任意一指定檢測位置點上的數據，并計算其剛度值。如遇到多級剛度板簧，可以分段計算出各段剛度值。

3系統硬件

該系統由傳感器、數據采集控制裝置、計算機和采集、分析軟件四部份組成。

傳感器：位移、力傳感器。
數據采集控制裝置：采集測試核心，具有傳感器的放大器、A/D轉