1 系統(tǒng)功能及特點
　　圖3為整個標準動態(tài)力源裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。其主要功能及特點如下：
　　(1)標準砝碼是通過提升油缸和24只交流伺服微電機控制選擇加載的，微電機正反轉(zhuǎn)由單片機和外部邏輯電路控制，該邏輯電路^[1]較好地避免了微電機和限位開關(guān)的損壞，并將I/O口線從72線減少到9線。
　　(2)沖擊落錘的自動抓取、釋放是通過對內(nèi)外滑套、鋼珠、彈簧、電磁鐵等進行巧妙設(shè)計實現(xiàn)的，提升高度通過光電編碼器測量控制。
　　(3)為保證力源精度，測力油缸和工作油缸采取間隙高壓油封技術(shù)，整個系統(tǒng)油路設(shè)計見文獻^[4]，高壓油封壓力由D/A控制比例溢流閥自動調(diào)節(jié)實現(xiàn)。
　　(4)激光多普勒測速儀用于測量負階躍力的下沿時間，其數(shù)據(jù)由50MHz、8bit的高速采樣卡記錄，力傳感器電壓經(jīng)二次儀表放大后，由2MHz、12bit的高速采樣卡記錄，靜態(tài)力值由14位低速高精度采樣卡記錄。
　　(5)計算機系統(tǒng)采用上下位機，通過串行口通信，數(shù)據(jù)采集分析由PC機完成，動作控制由單片機控制完成，操作命令可由PC機或控制柜上的小鍵盤單獨操縱，并可進行單步執(zhí)行或流程全自動執(zhí)行。
　　(6)除傳感器安裝外，所有操作均為計算機自動控制實現(xiàn)，測控系統(tǒng)軟硬件充分運用了抗干擾技術(shù)。

2 硬件組成
　　本測控系統(tǒng)原理框圖如圖4所示。主要包括以下五部分：
　　信號檢測：包括光電編碼器信號檢測，提升油缸、測力油缸上下限位檢測，24只砝碼電機到位檢測以及落錘是否抓牢及允許釋放信號檢測。
　　執(zhí)行信號：包括砝碼選擇電機正反轉(zhuǎn)，各電磁閥開關(guān)，落錘釋放控制，提升電機正反轉(zhuǎn)，泵電機啟?？刂?。
　　數(shù)據(jù)采集：低速高精度采樣卡可記錄靜態(tài)力值并動態(tài)監(jiān)視保壓效果，高速采樣卡分別記錄激光信號和傳感器輸出電壓信號。
　　信號處理：包括將光電編碼器信號轉(zhuǎn)化為高度值并由數(shù)碼管實時顯示；自動加載及保壓油壓控制策略的實現(xiàn)。
　　鍵盤顯示：由8279芯片完成，并設(shè)置了8個數(shù)碼管和24個薄膜按鍵。

3 高速數(shù)據(jù)同步采集技術(shù)
　　動態(tài)力實現(xiàn)時力的下沿時間最短為20μs，即整個沖擊過程在幾十微秒內(nèi)完成。而根據(jù)力傳感器校準要求，必須對力傳感器輸出及力的測速實現(xiàn)同步采集，因此，我們采取以下技術(shù)措施：(1)兩卡上均設(shè)有高速RAM，其中2MHz卡存儲量為32KB，50MHz卡存儲量為64KB，且均有可調(diào)的內(nèi)外觸發(fā)電平功能；(2)有提前存儲功能且RAM存儲量大小可調(diào)節(jié)；(3)在2MHz電壓采樣卡上引出一同步觸發(fā)信號給50MHz激光采樣卡，這樣在沖擊后，力傳感器受力突然變小，輸出電壓減小到2MHz卡預置內(nèi)觸發(fā)電平，觸發(fā)采樣并將記錄數(shù)據(jù)存于RAM中，同時該信號也觸發(fā)50MHz采樣記錄數(shù)據(jù)，在觸發(fā)前一段時間的數(shù)據(jù)則記錄在提前預置的RAM中。采用該法成功地解決了高速數(shù)據(jù)同步采集問題，為力傳感器相位校準奠定了基礎(chǔ)。
4 軟件設(shè)計
　　單片機部分軟件由MCS－51匯編語言編寫，主要實現(xiàn)各動作的控制、信號的檢測等，限于篇幅不再羅列。PC機控制及數(shù)據(jù)采集、分析處理軟件是基于Windows的Visual C＋＋編制的，程序界面美觀，操作方便。圖5和圖6為國產(chǎn)L650壓電式力傳感器在180kN力動態(tài)激勵下輸出的信號及其幅頻響應(yīng)曲線圖。