基于nCode GlyphWorks的应变传感器标定数据处理方法
何煜* 纪浩
上汽通用五菱汽车股份有限公司
摘要：在整车道路载荷谱采集工作中，常使用箔式电阻应变片对汽车零部件进行载荷或扭矩等测量。对应变传感器标定后，获得大量应变标定数据，若使用EXCEL等软件手动处理，效率低下且容易出错。本文使用nCode软件的GlyphWorks模块创建了一个用于上述标定数据处理的自动化流程，只需通过简单的人工操作即可快速得到准确的标定结果，极大提高了工作效率和结果准确度。
关键字：GlyphWorks，应变传感器，应变标定，数据处理
在整车道路载荷谱采集工作中，常使用箔式电阻应变片对汽车零部件进行应力、载荷和扭矩等测量。在进行载荷、扭矩等测量时，由于通过应变片直接测量得到的是应变数据，故需要通过对应变传感器进行标定得到应变传感器的灵敏度系数，使用此系数将测得的应变数据进行转换，方可得载荷和扭矩等所需信息。
完成标定后，需要将试验台输出的载荷/位移的时域数据和数据采集仪记录的应变的时域数据合并转换为应变-力/位移数据，并得到拟合曲线的方程式。此过程一般使用EXCEL软件进行数据处理；由于数据量大，外加传感器数量多，工作量大，操作复杂，效率低下，容易出错。
本文介绍一种使用nCode软件的GlyphWorks模块创建的一个用于上述标定数据处理的自动化流程，只需通过简单的人工操作即可快速得到准确的标定结果，极大提高了工作效率和结果准确度。
一、应变传感器标定
按照应变测试原理，将应变片粘贴于需要测量的零件表面，并组成相应类型的惠斯通桥路，即制成应变传感器。
除了最常见的用于强度/应力的测量用途外，汽车开发过程中还常用到的应变传感器还有：转向拉杆等连杆类零件的轴力及弯矩测量，驱动轴&传动轴等旋转类零件的扭矩测量，螺旋弹簧的受力和位移测量等。
由于使用应变传感器进行测量直接得到的是应变的时域数据，用于强度/应力测量的应变传感器无需进行标定，直接使用测量得到的应变数据可计算得到应力；而用于载荷和位移测量的应变传感器需要进行标定，得到微应变与目标量的对应关系，方可将应变数据转换成目标量。
完成应变传感器标定后，得到标定试验台输出的载荷/位移的时域数据文件（如图1所示）和数据采集仪记录的应变的时域数据文件（如图2所示）。
由于GlyphWorks中ASCII Input模块仅支持扩展名为*.asc的文件，故需先将标定试验台输出的其他格式文件转换为*.asc格式，如图3所示。
图1 标定试验台输出数据示例
图2 数据采集仪记录数据示例
图3 转换为asc格式文件示例
二、GlyphWorks流程搭建
数据处理过程大致可分为输入、时域对齐、截取数据段、拟合曲线、输出/显示，流程如图4所示。
图4 数据处理流程图
2.1时域数据对齐
此步骤使用SimValues模块获取各通道最大值的时刻，使用MetaDataCalculator模块获取时间差，使用Extraction模块将最大值时刻靠后的通道数据进行抽取，使数据前移，并与最大值时刻靠前的通道对齐，如图5所示。
图5 时域数据对齐SuperGlyph
2.2数据段截取
此步骤使用TSCalculator模块获得截取范围的时间特征信息，由于标定数据存在 压缩和释放过程，故而会截取到两段符合要求的时间特征信息，然后使用Scripting模块选出压缩段的时间特征信息，并输入到GraphicEditor模块中进行截取，如图6所示。
图6 数据段截取SuperGlyph
2.3曲线拟合与结果汇总
此步骤使用多个CurveFitting模块分别拟合出多个需要的曲线，并输出曲线方程式，然后使用Scripting模块将多个方程式结果汇总到一个表格中，如图7所示。
图7 拟合曲线与结果汇总
2.4流程总览
所创建的全部流程如图8所示。
图8 流程总览
三、参数设置与运行
3.1 SetupFile设置
使用ASCII Input模块进行*.asc文件输入时，需要在属性中设置扩展名为*.ats的SetupFile文件，如图9所示。SetupFile.ats文件中的内容如图10所示。
图9 SetupFile界面
图10 SetupFile文件内容
3.2截取范围设置
在截取数据段SuperGlyph中的TSCalculator模块中调整截取数据段的范围，此范围来自被测零件的设计参数。如图11所示。
以上设置完成后，即可在两个输入模块中加入对应的数据文件，点击菜单栏中的运行按钮运行流程，观察各个Display窗口中的图形和数据是否正常，若无异常，最后一个DataValueDisplay窗口中显示的最终标定结果即可用于后续的工作。
图11 TSCalculator Properties界面
四、结语
该方法经过多次项目实战，可将每个项目的应变标定数据处理工作的平均耗时由约2个工作日缩短到约30分钟，效率提升显著。
参考文献
[1] nCode软件自带帮助文档《GlyphWorks Worked Examples》
