标识信息采集系统在智能应变测量中的开发

崔　明，左　佳，韩　凯（中国飞机强度研究所　全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室，陕西 西安 710061）

标识信息采集系统在智能应变测量中的开发

崔明，左佳，韩凯
（中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室，陕西 西安 710061）

针对全机结构强度静力试验采用TIDS进行应变数据智能采集过程中遇到的在试验现场如何快速和准确记录应变片编号和TIDS标识信息的对应关系的问题，开发了标识信息采集系统。该系统采用二维码进行应变片编号和TIDS的标识信息的记录和打印，使用嵌入式技术根据需要进行数据采集器软件的开发，并应用于现场应变片编号和TIDS标识信息的采集。将该系统应用于某型飞机全机静力试验中，解决了TIDS使用过程中遇到的瓶颈问题，降低了出错率，提高了工作效率，真正意义上实现了TIDS的应用价值，规范了 TIDS应变测量流程，加快了应变测量的智能化进程。

TIDS；标识信息采集系统；全机结构试验；应变测量

0　引言

针对全机结构静力试验的应变数据采集，采集设备分布相对比较集中，而对于飞机各部位的应变片分布相对比较分散。一般情况下，从应变片到采集设备要通过较长的导线连接（最长时超过了 50 m），并且需要多段连接，才能完成整个应变测量的接线过程。但是在建立应变片与测量设备通道之间的关系时，传统的连接方式存在效率低和易出错等问题，因此引入了 TIDS（Transducer Identification of Strain gage）［1］，以实现应变测量的智能化。TIDS是某应变测量系统定制的一款识别芯片，测量设备通过读取TIDS信息来建立应变片与测量设备通道之间的对应关系。TIDS以TEDS（Transducer Electronic Data Sheets）为主要部件，TEDS传感器电子数据表遵循 IEEE 1451标准［2-4］；TEDS可写入/读取传感器的参数信息，并且对于测试性能没有任何影响［5-6］；可采用三线制的连接方式［7-8］，与传统的应变计连接方式相同。在实际的使用过程中，虽然避免了多次接线过程中的传号问题，但仍然必须记录应变片编号（一般为7位数字）与TIDS的标识信息 （16位的字母和数字组合）之间的对应关系，在人工记录过程中仍然不能避免出错，而且在一定程度上加大了工作量，增加了出错机率。

本文针对在 TIDS使用过程中遇到的如何将应变片编号和 TIDS芯片编号的对应关系进行试验现场记录并能够自动导出对应关系等问题进行了研究，开发了标识信息采集系统，该系统采用二维码进行应变片编号和TIDS信息的记录和打印；采用嵌入式技术对数据采集器进行数据采集管理系统的开发，实现了应变片编号和TIDS信息的采集，以及对应信息关系的自动导出。该系统的开发完善了TIDS技术在应变测量中的使用流程，加快了应变测量的智能化进程。

1　智能应变数据采集流程

将TIDS引入全机结构静力试验的应变数据采集中，应变测量数据采集流程如图1所示。

图1　应变测量接线流程图

图1中，应变片通过测量导线与 TIDS一对一连接，再通过测量导线与电缆连接，一根应变电缆以不多于16个应变片为单位的方式接入采集设备，再通过网线和交换机连接于数据采集PC端，整个构成智能应变测量数据采集系统。TIDS的引入解决了在传统的应变片多次接线过程中存在的人工记录对应关系易出错和效率低等问题，并减轻了插拔电缆后复杂的文件配置工作。但是又出现了新的问题：如何在试验现场实现应变片编号（一般为7位数字）和TIDS的标识信息（16位的字母和数字组合）的录入和输出？以往采用人工手抄记录的方式，在人工记录过程中不能避免出错，而且在一定程度上增加了工作量，加大了出错机率。因此，开发了标识信息采集系统。

2　标识信息采集系统的开发

2.1采用二维码进行应变片编号和TIDS信息的记录和打印

为了方便试验现场应变片编号与TIDS的信息标识，将二维码技术［9］应用于应变信息记录，图 2为使用的二维码标签打印机，图3为打印出的应变片编号和TIDS信息标识。

图2　二维码标签打印机

图3　标识信息

图4　二维码数据采集器

2.2采用数据采集器进行应变片和 TIDS信息的采集

为了方便对试验现场应变片与TIDS的标识信息的录入，引入了二维码数据采集器，如图4所示。采用扫描二维码的方式对标识信息进行记录。

2.3采用嵌入式技术对数据采集器进行数据采集管理系统的开发

2.3.1功能介绍

该数据采集系统分为信息录入和信息输出功能，能够实现PC端与手持式数据采集器端的数据交互，完成数据信息的录入和自动导出。

2.3.2运行开发环境

使用Win CE应用程序开发环境［10］和 VS 2008开发平台对该系统进行联合开发。PC端数据通信软件支持Windows XPP3以上完整版系统，需要 Microsoft.Net Freamwork 3.5 框架；手持式数据采集器支持 Windows CE 5.0以上系统，需要安装 NETCFv2.wce5.armv4i.cab运行环境。

2.3.3具体实现

该系统主要是按批次采集应变数据 （主要是TIDS标识信息和应变片编号信息），并依据TIDS标识信息与应变片编号信息一对一对应关系；扫描完成后将手持数据采集终端上的数据下载到PC端软件，支持批次、扫描日期相关数据查询，数据以出 Excel表格的形式进行导出，直接导出一对一对应关系。数据采集管理系统界面如图5和图6所示。

图5　应变采集界面

图6　应变采集查询界面

2.3.4主要实现代码

数据信息录入部分代码如下：

3　结论

本文通过分析TIDS在智能应变测量使用过程中遇到的实际问题，开发了标识信息采集系统，该系统能够完美地解决在试验现场记录和查询应变片编号和TIDS标识信息的对应关系，以及智能导出信息数据，利用测量设备通过读取TIDS信息来建立应变片与测量设备通道之间的对应关系，智能完成试验配置工作，真正意义上实现了 TIDS的应用价值，规范了 TIDS应变测量流程，加快了应变测量的智能化进程。该系统在某型飞机全机静力试验中得到了应用，使工作效率大大提高，并显著降低了由于人为干预造成的出错率。

［1］张宁.TIDS电路在应变测量中应用总结报告（623S-201108-081）［R］.中国飞机强度研究所技术报告，2011.

［2］崔书平，张志鹏.IEEEl451.2协议研究及实现［J］.仪器仪表学报，2008，29（8）：500-503.

［3］陈向群，郭以述.IEEEl451智能传感器接口标准研究［J］.仪器仪表学报，2002（23）5：9-11.

［4］赵仕俊，郑明军.基于 IEEEl 451．2标准的接口模块的实现［J］.电子应用技术，2006，32（7）：6-8.

［5］邵鹤帅.TEDS技术在传感器智能化中的应用研究［J］.科学技术与工程，2011（3）：609-615.

［6］张礼学，唐力伟，栾军英，等.基于 TEDS传感器和虚拟仪器技术的测试系统设计与实现 ［J］.太原理工大学学报，2009，40（3）：39-40.

［7］丁文琪，王志成，王莉敏，等.静力试验应变测量中三线制转两线制的算法研究［J］.强度与环境，2013，40（3）：57-64.

［8］李素英，窦真兰，曾严.温度传感器三线制接法的测量误差分析［J］.电工技术，2011（7）：52-53.

［9］吴英友，原春晖，潘亚军，等.条形码技术在传感器上的应用［J］.中国舰船研究，2008，3（2）：74-76.

［10］BURDICK R.Essential Windows CE application programming［M］.Wiley Computer Publishing，John Wiley&Sons，Inc.，2003.

Development of identification information acquisition system in intelligent strain data measurement

Cui Ming，Zuo Jia，Han Kai
（Full Scale Aircraft Static/Fatigue Structure Aviation Science and Technology Key Laboratory，Aircraft Strength Research Institute of China，Xi′an 710061，China）

Aimingattheproblemthathowtorecordcorrespondencebetweenstraingaugenumbers（sevendigitsof combinations）and TIDS identification information（combinations of sixteen digits and letters）by manual recording fast and exactly at test site using TIDS to intelligent strain gauge data acquisition in full scale static structure test，this paper develops the identification information acquisition system（IIAS）.It uses two-dimensional code to record and print for strain gauge number and TIDS identification information.Data acquisition instrument is adopted to collect the information of strain gauges and TIDS identification. According to the needs，it develops the data collector software for in-site strain gauges by using embedded technology.The system has been used in certain full scale aircraft structure strength static test.The test result shows that the TIDS technology can solve the bottleneck problems，reduce the error rate and improve work efficiency.It realizes the true sense of the value of TIDS，and optimizes the TIDS using process.This method can establish the TIDS standard strain measurement criterion，and accelerate the intelligent process of strain measurement.

TIDS；identification information acquisition system；full scale static structure test；strain data measurement

V248.9

A

1674-7720（2015）02-0083-02

（2014-08-29）

崔明（1978-），男，本科，工程师，主要研究方向：全尺寸飞机结构静力/疲劳试验的试验设计。

左佳（1979-），女，硕士，高级工程师，主要研究方向：全尺寸飞机结构静力/疲劳试验的数据采集与分析。