论文总字数：11181字

摘 要

虚拟仪器是随着计算机技术、电子测量技术和通信技术而发展起来的一种新型仪器, 虚拟仪器的出现是测量仪器领域的一个突破, 它从根本上更新了测量仪器的概念。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。

杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。杨氏模量测试方法一般有静态法和动态法。静态法是指在试样上施加一恒定的弯曲应力，测定其弹性弯曲挠度，或是在试样上施加一恒定的拉伸应力，测定其弹性变形量；或根据应力和应变计算弹性模量。利用LabVIEW进行编程，结合位移传感器和拉力传感器采集目标信号。在通用计算机上连接数据采集卡，采集拉伸量的物理量和应力大小，由程序计算得出杨氏模量的值。

关键词：虚拟仪器 杨氏模量 位移传感器 拉力传感器

Design of Young's modulus experiment device based on Virtual Instrument Platform

Abstract

Virtual instrument is a new type of instrument develops with the development of computer technology, electronic measurement and communication technologies. The emergence of virtual instrument is a breakthrough of measuring instrument field ,it fundamentally updated the concept of the measuring instrument. Closely with the computer and the instrument is an important direction for the development of the instrument.

Young's modulus is the physical quantity describing the material's resistance to deformation. Young's modulus test method generally has the static method and the dynamic method. Static method refers to the specimen exerts a constant bending stress, the determination of the elastic bending deflection, or is on the specimen exerts a constant tensile stress, the determination of the elastic deformation; or according to the stress and strain calculation of elastic modulus. The target signal is collected by LabVIEW , displacement sensor and tension sensor. On the universal computer, the data acquisition card is connected, the physical quantity and the stress of the tensile amount are collected, and the young's modulus is calculated by the program.

Keywords：Virtual Instruments;Young's modulus;displacement sensor; tension sensor

目 录

第一章 文献综述 1

1.1 虚拟仪器（LabVIEW）简介及发展前景 1

1.2杨氏模量的概念及设计思路 2

第二章 杨氏模量的动态静态测定方法简介 3

2.1 共振法测定杨氏模量 3

2.2 拉伸法测定杨氏模量 5

第三章 传感器的选择 6

3.1 位移传感器 6

3.2 拉力传感器 7

第四章 杨氏模量的测量 8

4.1 实验目的 8

4.2 实验装置硬件的搭建 8

4.3 实验装置软件的编译 9

第五章 虚拟仪器的应用前景 14

5.1 虚拟仪器的应用 14

5.2 虚拟仪器的前景 15

结 语 17

参考文献 19

致 谢 20

1. 文献综述

1.1 虚拟仪器（LabVIEW）简介及发展前景

虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物。虚拟仪器充分利用了计算机的运算、存储、运算、回放显示及文件管理等智能化功能,同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化,使之与计算机结合构成一台功能完全与传统硬件仪器相同,同时又充分享用了计算机软硬件资源的全新的虚拟仪器系统。虚拟主要是体现在控制面板的虚拟化，及其控件的虚拟化。控件操作其实是由软件来实现的。特点是灵活地运用软件来控制硬件的运行。

虚拟仪器的出现是测量仪器领域的一个突破, 它更新了测量仪器的概念。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。它充分利用计算机系统强大的数据处理能力, 利用软件完成数据的采集、控制、数据分析和处理以及测试结果的显示等, 通过软、硬件的配合实现传统仪器的各种功能。

虚拟仪器是美 国国家仪器公司 (NI)于1986年提 出的“ 软件就是仪器”这一口号的基础上发展起来的。其概念是用户在通用计算机平台上 ，在必要的数据采集硬件的支持下， 根据测试任务的需要， 通过软件设计来实现和扩展传统仪器的功能。虚拟仪器是既具有普通仪器 的基本功能又具有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效

灵活的软件来完成各种测试、测量和 自动化的应用 。灵活高效的软件能帮助您创建完全 自定义的用户界面， 模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成， 标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分， 才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少以及出色的集成这四大优势。 ^【1】

1.2杨氏模量的概念及设计思路

杨氏模量，它是沿纵向的弹性模量，也是材料力学中的名词。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨所得到的结果而命名。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。^【2】

在大学学习生涯中已将了解了实验室里较为传统的测量方法，如上述杨氏模量表征的关系是由应力与应变相关的。实验过程中需要采集的信息包括应变量和应力量。因此结合虚拟仪器技术和传感器技术做到对这两个变量的采集可以在一定程度上简化实验装置和实验操作。传统实验方式是利用光学放大利用望远镜来观察形变量的大小，通过所加的砝码来确定应力的大小，在一定程度上造成实验繁琐和实验的误差（例如加砝码的快慢，秤盘的摆动等）。改进后的实验装置通过旋紧刚丝下方的螺母来施加应力通过传感器来采集信号，经由放大电路进行处理实现0～5V输出。取代光杠杆装置的是位移传感器，通过位移传感器采集信号经由变送器处理实现0～5V输出。

请支付后下载全文，论文总字数：11181字