基于LabVIEW的抽壳力测试系统设计+文献综述(4)
由于枪机的机头为柱形，将机头作为弹性敏感元件，贴上应变片，制成柱式力传感器，可测得抽壳过程中机头所受力。
柱形弹性元件通常都做成圆柱形或方柱形，用于测量较大的力。在载荷较小时(1～100kN)，为便于粘贴应变片和减小由于载荷偏心或侧向分力引起的弯曲影响。为了提高检测灵敏度和温度稳定性，在圆柱上贴四片应变片，四片应变片粘贴的位置和方向应保证其中两片感受纵向应变，另外两片感受横向应变(因为纵向应变与横向应变是互为反向变化的)，如图2-2所示。
图2-2 应变片排列示意图
在实际测量中，被测力不可能正好沿着柱体的轴线作用，而总是与轴线之间成一微小的角度或微小的偏心，这就使得弹性柱体除了受纵向力作用外，还受到横向力和弯矩的作用，从而影响测量精度。而上述应变片排列方法可以排除载荷偏心或侧向应力的干扰，提高检测灵敏度和温度稳定性。
设圆柱截面积为S（m2），泊松比为μ，圆柱受力为F(N)，弹性模量为E(N／m2)，应变片灵敏系数为K。则
应变片1、3是纵向应变： (2-10)
应变片2、4是横向应变： (2-11)
输出电压为： (2-12)
由2-12式，可以看出，排除了载荷偏心力的影响。
2.4 动态应变测量[11]
在抽壳过程中，抽壳钩所在的机头部分所受力是随时间变化的，属于动态信号。动态应变又分为周期性动应变和非周期性动态应变，非周期性动态应变又分为瞬变性动态应变和准周期动态应变。其中，机械冲击、爆炸或弹性系统在解除激振力之后的瞬态振动等在构件中产生的应变是瞬变性动态应变[9]，显然，抽壳机构在发射过程中所产生的变形属于瞬变性动态应变。
瞬变性动态应变主要是由于瞬态载荷作用所引起的。瞬变性应变的特点是它只在有限的时间范围内存在，其波形或是单个的脉冲，或是迅速衰减的振荡曲线。
瞬变性动应变通常含有从零到无限大的连续分布的所有频率成分。在测量时，可以根据具体情况与要求确定测试频率范围。对于冲击应变，应该考虑冲击波形的持续时间τ，因为冲击能量的绝大部分是分布在从零到 的频率范围内的。此外，为了更准确地反映冲击应变的波形，在选定测量系统的工作频率时，还应该考虑信号的脉冲前沿宽度，即从零上升到最大值所需要的时间。
3 测试系统的组成 [13][14][15]
子弹抽壳的过程是：击针激发底火，底火迅速燃烧引燃药弹壳内的发射药，发射药产生瞬燃，同时产生高温和高压，将弹头从弹壳内挤出，这时的弹丸在发射药产生的高压推动下，向前移动。抽壳力即为子弹抽壳的瞬间机头所受的力，因为机头为圆柱体，利用柱式传感器的测力原理可测的机头所受压力即抽壳力的大小。
抽壳力测试系统组成如图3-1所示。
被测枪械为5.8mm口径的QBZ95式自动突击步枪，在专用枪机上粘贴用于抽壳力测量的应变敏感器件。抽壳过程中，应变敏感器件输出一与抽壳力近似成比例变化的微弱电信号，通过信号线将该信号传送到应变信号调理器放大后，再接入数据采集系统，通过专用软件分析处理后，即可得到抽壳瞬间的应力变化情况。数据采集系统由工控机、高速数据采集卡以及液晶显示器、键盘、鼠标等外设等组成。
3.1自动测试系统平台选择
系统硬件的组建要充分考虑测试任务及要求，合理选择硬件进行搭配。通过对测试背景的分析可知，测试系统需要具有高的数据采样率、快速的数据传输速度、较深的数据存储能力和较强的抗干扰能力。因此，本文在虚拟仪器的概念下进行系统的组建。