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    使用LabVIEW和PXI,以深入了解戰場爆炸傷害的影響程度

    2012-10-31 美國NI儀器公司
          Nicolas Newell - Imperial College London

          “LabVIEW的靈活性和模塊化PXI Express系統給了我們更多的選擇來更改代碼和硬件,以適用于將來的其他試驗,從而為我們節省了大量時間和金錢。”
          - Nicolas Newell, Imperial College London 

          挑戰:

          開發一個數據采集系統以同步記錄死尸肢體上傳感器的數據,并搭建一個測試裝置,用于在汽車下方爆炸時模擬傳遞到士兵腿上的沖擊。

          解決方案:

          使用NI LabVIEW軟件,NI-DAQmx驅動,和PXI Express DAQ模塊根據所要求的采樣率對傳感器數據進行同步采集。

    作者:

          簡易爆炸裝置(IEDs)是一種自制的炸彈,現在已成為伊拉克和阿富汗沖突中最具特點的武器。暴動者使用IEDs破壞軍隊行動,防止他們迅速靈活地反擊。IEDs是伊拉克和阿富汗造成死亡的最主要原因,并還可能在沖突過后的人道主義救援工作中繼續造成更多的傷害。

          當車輛碰到反車輛(AV)地雷時,底盤會迅速變形。車內人的雙腳會遭受到軸向沖擊,往往會給他們留下嚴重的傷害,使得下肢不保。我們的研究小組致力于了解IED的傷害原理,從而開發新的技術,減少傷害程度,并進行合適的重建。這個研究包含了一個損傷模擬器,能在重復可控的環境下進行反車輛地雷爆炸的重復實驗,我們使用了多個傳感器,用于監測短時間內的爆炸過程。

          一個反車輛下方損傷模擬器(ANUBIS)是一個充氣測試裝置,可以將40公斤的鐵盤加速至20米/秒的速度,并在20毫秒的時間內恢復靜止,可以在反車輛地雷爆炸中仿真車輛底板變形。我們將一個儀器化的尸體標本安裝在這個裝置上,從而能夠對身體對短時沖擊的反應有一個全面的了解。

          儀器配置

          損傷模擬器包含一個壓力傳感器,一個加速度計和一個聲音傳感器。在每個測試中,我們將應變計綁到標本的多個部位,并在25kHz的頻率上對所有的同步傳感器進行采樣。我們在該裝置啟動后,按動按鈕即可手動觸發數據采集,然后被記錄的數據就會被轉換成結果分析格式。我們使用NI-DAQmx和LabVIEW系統設計軟件,以及PXI Express高規格硬件來搭建這個測試裝置。

          開發LabVIEW代碼

          基于道德和經濟的原因,數據采集的結果必須是準確可靠的,這也是我們選擇美國國家儀器軟硬件的一個原因。我們在尸體測試數據分析前,將LabVIEW系統代碼進行了多次迭代。我們在LabVIEW 核心課程1上所學習到的技能,NI技術工程師給予我們的技術支持,以及LabVIEW VI庫,幫助我們在兩個星期內完成了第一次LabVIEW代碼迭代,并在一個月內就完成了最終的軟件版本。

          LabVIEW軟件特性

          通過LabVIEW,我們可以在測試前確定采樣,采樣率,預觸發采樣和文件位置的總數,以及寫入GUI的數據名稱。LabVIEW在軟件開始運行后,緩沖區會寫滿從每個傳感器采集的數據,代碼會模擬下降沿觸發后進入一個PXI Express模塊。系統接收到觸發后,數據將通過PXI Express機箱的每個通道被同步記錄。被記錄的數據將以圖形化的方式顯示,并寫入到一個文件中,以便可以導出進行進一步的分析。

          LabVIEW的靈活性和模塊化PXI Express系統能夠使我們在將來進行其他試驗時對代碼和硬件進行調整,從而節省大量時間和成本。例如,我們可以使用NI的設置,從相似的儀器車輛碰撞測試和墜落測試中,采集所需的數據。

          結論

          在可控的實驗室環境中重現戰爭傷害需要一個復雜的工程解決方案。使用NI最新的技術方法,我們可以獲得前所未有的,對于整個事件內部原理更加精細的認識,而這一切只需要不到5毫秒的時間。

          1所有在研究中使用的尸體標本都是死者在生前自愿,以及取得了死者親屬的同意后,捐獻給醫療科學事業的。所有進行的行為都符合人體組織監管局出臺的《人體組織法 2004》(代替《人體組織法 1961》,《解剖法 1984》以及《人體器官移植法 1989》),法案說明了在英國人體組織用于科學實驗的使用方法。
    標簽: 戰場
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