基于电子万能材料试验机的开放式实验教学测控管理系统开发

论文摘要

实验教学是理工科高校教学中的一个重要的环节。随着越来越强调学生的创新性能力、自主研发能力的培养,各个高校的实验课程也越来越强调开放性、自主性、设计性。材料力学、工程力学实验作为理工科类院校非常重要的基础教学实验课程的改革已经是迫在眉睫,而微机控制电子万能材料试验机以其高精度、高安全性、较好的柔性和适中的价格逐步成为国内高校力学类实验的主流设备。为了适应开放性、自主性、设计性实验的要求,针对教学特点开发适用的电子万能材料试验机测试控制系统就显得非常重要了。测试控制系统是电子万能材料试验机是否能够充分发挥其功能的最重要因素之一。电子万能材料试验机作为标准的材料性能测试系统,试验机厂家提供的测控系统主要针对大批量的流水线检测的工作而设计的,很多功能不太适用于高校的材料力学实验教学工作。因此对大型实验设备的软件系统进行二次开发和重置,才能充分发挥设备的潜能,才能更好地适应开放性、自主性、设计性实验的要求。本文立足于本校最新配置的基于电子万能材料试验机的设计性实验工作平台,根据开放性、自主性、设计性实验的要求,完成了一个具有针对性的实验教学测试控制管理系统。这套测控软件,是以适应教学为根本出发点,以实验教学单元划分模块,使这套设计性实验平台能够充分的发挥其潜能,更好地为学校的实验教学服务。系统采用了虚拟仪器的思想和面向对象的编程方法,利用Visual C++.NET 的开发环境,运用了SQL server 后台数据库技术、非接触式的射频IC 卡身份验证技术和动态链接库（DLL）技术等。不仅适用于采用最新的国家标准进行常规的材料力学性能实验,而且可以进行综合性的、设计性的的电测实验,同时通过用户射频IC 卡实现了开放式的实验室管理,通过后台数据库实现了大量实验数据和试验机使用状况的长期保存,有助于学校实验室和实验教学的管理。文章首先介绍了实验教学的现状和以及电子万能材料试验机技术的发展历史和国内外研究现状;其次从课题的总体设计出发,详细地介绍了系统的各个功能模块的实现过程,并且对系统各部分功能的界面设计作了简要介绍;文章最后对研究加以总结,提出进一步研究的方向。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 实验教学研究概况
• 1.2.1 各高校实验教学的现状
• 1.2.2 材料试验机的技术现状
• 1.2.3 虚拟仪器的技术现状
• 1.3 论文的主要研究任务和内容
• 1.4 论文的创新之处
• 2 TTS 实验测控系统的总体设计
• 2.1 教师实验管理模块
• 2.2 实验系统登录模块
• 2.3 试验机控制及数据采集模块
• 2.4 实验结果数据处理模块
• 3 教师实验管理模块和实验登录模块的实现
• 3.1 后台SQL server 数据库模块
• 3.1.1 数据库技术简介
• 3.1.2 SQL server 数据库简介
• 3.1.3 使用ADO 操纵数据库
• 3.1.4 TTS 后台数据库的具体实现
• 3.2 教师实验管理模块的实现
• 3.3 射频IC 卡登录模块
• 3.3.1 射频IC 卡技术
• 3.3.2 使用射频IC 卡读写用户信息的实现
• 3.4 学生预习测验模块
• 3.4.1 动态数据库（DLL）技术
• 3.4.2 学生实验知识预习测验的具体实现
• 3.5 本章小结
• 4 试验机控制及数据采集模块的实现
• 4.1 试验机硬件及软硬件联接
• 4.1.1 试验机硬件平台介绍
• 4.1.2 试验机软硬件的联接
• 4.1.3 DSP技术
• 4.1.4 USB 端口通讯技术
• 4.2 系统主控制模块
• 4.3 试验机运行控制的实现
• 4.4 实验数据的动态采集和显示
• 4.5 各种类型学生实验的实现
• 4.5.1 电测实验
• 4.5.2 弯扭组合的载荷识别实验
• 4.5.3 拉伸与压缩实验
• 4.5.4 低碳钢的标准拉伸实验
• 4.6 本章小结
• 5 结果数据处理模块的实现
• 5.1 曲线的绘制和调整
• 5.2 重要实验结果值的计算
• 5.3 实验数据的存取和输出
• 5.4 本章小结
• 6 教学实验测控系统的界面设计
• 6.1 户IC 卡读写与登录界面的设计
• 6.2 师数据库管理界面的设计
• 6.3 学生实验预习测验界面的设计
• 6.4 试验机控制及数据采集界面的设计
• 6.5 实验结果数据处理界面的设计
• 6.6 本章小结
• 7 总结和展望
• 7.1 研究工作总结
• 7.2 今后研究展望和建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书