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摘 要：本文总结了建筑结构试验数据采集量变化大、传感器种类多、采集设备反复安装、采集地点不固定等几大特点，论述了IMP分散式数据采集系统的特性以及对于建筑结构试验的适用性，提出了在试验中采用快捷插拔接头、在传感器上进行组桥、在联接器内进行组桥、组装采集车四项改进措施。
关键词：分散式数据采集系统；S-网络；建筑结构试验；惠斯顿电桥
中图分类号：TU317
近年来随着国民经济的不断发展，建设要求的不断提高，国家对于土木工程科研资金的投入逐年增多，结构试验的构件体积越做越大，形状越做越复杂，荷载越来越高，对结构试验数据采集系统可靠性的要求也越来越高。
IMP分散式数据采集系统自80年代引进国内以来，在机械制造、发电厂、土木工程等领域应用越来广泛[1-3]。本文将结合土木工程中结构试验的特点，谈一下IMP在结构试验中的应用体会。
1.建筑结构试验的特点
1.1数据采集量变化大
对于鉴定性的试验，采集数据量量较少，一般都在10个数据点以内。科研型的试验经常要采集的数据量非常不固定，少的需要十几个通道，多的往往需要几十个通道。某些情况下，对于原型试验或者一些大比例模型试验，可能需要几百个通道。
1.2传感器种类多
结构试验室采集的直接数据主要为荷载、位移、应变、倾角等几项，常用仪器的信号输出一般为应变或者是电压，应变式传感器分为1/4桥、半桥和全桥，电压式传感器一般输出-10V～10V不等，科研型的结构试验由于数据采集量较大，数据精度要求较高，经常要配套使用各种桥路的应变式传感器和输出幅值不等的电压式传感器。
1.3采集设备反复拆装
试验室不同于其他的生产单位，尤其是结构试验室经常进行短期试验，测试时间一般为一天或者几个小时，每次试验完要重新拆装采集设备，设备的安装和调试相对占用较多的时间。试验较为频繁时，同一批采集设备的几百个通道，可能要在一周内反复拆装多次。对于设备的稳定性和连接件的可靠性要求非常高。
1.4采集地点不固定
工程结构试验室一般面积较大，大型的结构试验室面积达到几千平米，小型的结构试验室一般也在500m2以上，巨大的空间内往往要同时进行多个项目的试验，采集仪器经常需要变换安装地点，这对于采集仪器的便携性有一定的要求。另外，某些鉴定性的试验，比如新建建筑的验收检测、老旧建筑的加固检测等，都需要将测试设备安装在现场。结构工程试验采集地点的不固定，对于设备的便携性要求较高。
2.IMP的原理和特点[4-5]
IMP分散式数据采集系统的数模转换单元采用了施伦伯杰仪器公司的专利技术脉冲调宽模/数转换，这种技术是一种连续测量的A/D转换技术，具有优良的线性和真正的16位测量精度。这种系统的另一大特点是通讯采用了独家的S-网络，最多可以悬挂50块IMP，传输速率高，其通讯波特率为163K，能在1秒内完成对1000个通道的扫描测量并将数据传输给计算机。S-网络的便利之处还在于通讯、馈电共享一根双芯电缆，接线简单方便，省去了专门的供电设备。
IMP分散式数据采集系统对于结构试验的适用性主要体现在以下几个方面：
2.1测量精度高，适用仪器广
IMP数据采集系统测量不但能挂接应变式采集仪器，而且能挂接电压式采集仪器，测量精度非常高。以直流电压为例，测量范围可以从1μV～±12V，精度可达0.01%×读数±0.01%×满量程。目前市场常用的采集仪器输出电压主要有±10V、±5V、±2V、±20mV等，这些设备均可以直接与IMP对接，而且数据精度完全可以满足土木工程试验的需要。
2.2抗干扰能力强
在机械设计方面，IMP在设计时充分考虑了防湿、防尘、防震的需要。在电子设计方面，模块之间、模块与网络之间、网络与计算机之间全部采用变压器隔离，隔离度为500V以上。实践证明，在进行数据采集时，电焊、气焊、金属切割、金属打磨、启动大功率设备等均对采集没有影响，而且混凝土构件养护时撒水带来的湿度变化、混凝土破碎时的大量扬尘等恶劣情况对IMP工作可靠性也无影响。
2.3拆装方便
IMP的体积小，外形尺寸仅为434×215×35mm，由于其外壳为金属，可以悬挂或放置于任何地方，空间受限时还可以叠放在一起使用，IMP和传感器之间通过航空接头相连，IMP之间采用卡侬接头相连，拆装非常方便，可以根据采集数据量的不同随时增减IMP。
2.4节省数据线
传统集中式的采集仪，需要将每一个位移计、荷载传感器等通过不同的数据线传输给采集仪，当采集数据点较多时，需要大量的电线。而IMP可以分别放置于离传感器较近的位置，大大缩短了从采集仪器到IMP之间的数据线长度，IMP之间只需要由双芯电缆相连即可，数据线的节省率在90%以上，而且节省了大量整理数据线的时间。
3.IMP分散式数据采集系统的应用技巧
3.1采用快捷插拔接头
结构工程试验室常用的IMP型号主要为35951C和35951B两种，具体参数详见下表1：
传统IMP与传感器采用螺纹式接头，经常会耗费大量的时间进行仪器连接，非常影响试验的进度。根据结构试验的特点可以采用XS12K系列航空接头，这种接头为分为2芯、3芯、4芯、5芯、6芯、7芯几种，其特点是推拉式、体积小，连接时能够节省大量时间和空间。
3.2在传感器上进行组桥
结构试验室常用的应变式采集仪器有荷载传感器、位移传感器、引伸计、倾角传感器等，这些仪器一般为全桥型或者半桥型，常用35951B板和35953B联接器进行数据采集，工作时将传感器和联接器通过专门的组桥盒相连，在组桥盒上根据不同桥路的采集仪器进行组桥。为了适应不同的仪器，组桥盒的设计往往非常复杂，每一个通道进行安装和桥路转换都需要插拔多根线，工作量非常大，而且采集数据不稳定。建议在传感器的接头上进行组桥，取消中间的组桥盒，将全桥的四根线和半桥的三根线均改组成六根线，分别对应35953B联接器的IA、IB、IR、H、L、G六个接线柱。在使用仪器时，不必区分传感器的桥路，直接通过数据线与IMP进行串接，便可采集数据。
3.3在连接板内部进行组桥
在科研试验中为了对结构进行详细分析，经常大量粘贴应变片，采集混凝土和钢材表面的应变值。传统的组桥盒由于体积较大，需要占用大量的空间，而且经常出现接触不良，带来数据不稳定。建议制作专门采集应变片数据的IMP，在联接器内进行组桥，组桥后每个通道输出两根线，分别对接应变片的两极。在数据采集时，为了消除温度的影响，一般均要粘贴温度补偿片，在联接器内进行组桥时，预留应变片接口，一般10个通道可以共用一个补偿片。
3.4组装仪器采集车
根据结构试验室内采集仪器安装地点不固定的特点，可以将采集电脑、IMP、直流稳压电源等设备，安装并固定在仪器推车上，使用时只要将仪器车推到合适的地点，连接电源和数据线，即可正常采集数据。
由于IMP分散式数据采集系统能够适用于较宽范围的电压、电流、电阻、应变等信号的输入，几乎能与现有的各种静态传感器对接，给结构试验的实施带来了极大便利性。另外，这种仪器具有的布置方便、数据稳定，适应各种复杂环境的特点，正使其越来越多的被各种实验室接受。
参考论文：
一、王运路，孙实文.IMP分散式数据采集器的特点及其在火电厂的应用前景[J] .中国电力.1988，（10）：37-39.
二、叶道益.IMP分散式数据采集器在汽轮机试车中的应用[J] .汽轮机技术.1990，（12）：45-47.
三、郭玉涛，黄勇，王际芝.土木工程结构试验和监测用的IMP数据采集与处理系统[J] .试验技术与管理.1998，（4）：53-56.
四、吴星华.一种新型的IMP远距离分散式数据采集器[J] .测控技术. 1988，（02）：52-53.
五、王经武，李岩.分散式数据采集器（IMP）中的两项核心技术[J].测控技术.1998， （2）：62-63.
关键词：分散式数据采集系统；S-网络；建筑结构试验；惠斯顿电桥
中图分类号：TU317
近年来随着国民经济的不断发展，建设要求的不断提高，国家对于土木工程科研资金的投入逐年增多，结构试验的构件体积越做越大，形状越做越复杂，荷载越来越高，对结构试验数据采集系统可靠性的要求也越来越高。
IMP分散式数据采集系统自80年代引进国内以来，在机械制造、发电厂、土木工程等领域应用越来广泛[1-3]。本文将结合土木工程中结构试验的特点，谈一下IMP在结构试验中的应用体会。
1.建筑结构试验的特点
1.1数据采集量变化大
对于鉴定性的试验，采集数据量量较少，一般都在10个数据点以内。科研型的试验经常要采集的数据量非常不固定，少的需要十几个通道，多的往往需要几十个通道。某些情况下，对于原型试验或者一些大比例模型试验，可能需要几百个通道。
1.2传感器种类多
结构试验室采集的直接数据主要为荷载、位移、应变、倾角等几项，常用仪器的信号输出一般为应变或者是电压，应变式传感器分为1/4桥、半桥和全桥，电压式传感器一般输出-10V～10V不等，科研型的结构试验由于数据采集量较大，数据精度要求较高，经常要配套使用各种桥路的应变式传感器和输出幅值不等的电压式传感器。
1.3采集设备反复拆装
试验室不同于其他的生产单位，尤其是结构试验室经常进行短期试验，测试时间一般为一天或者几个小时，每次试验完要重新拆装采集设备，设备的安装和调试相对占用较多的时间。试验较为频繁时，同一批采集设备的几百个通道，可能要在一周内反复拆装多次。对于设备的稳定性和连接件的可靠性要求非常高。
1.4采集地点不固定
工程结构试验室一般面积较大，大型的结构试验室面积达到几千平米，小型的结构试验室一般也在500m2以上，巨大的空间内往往要同时进行多个项目的试验，采集仪器经常需要变换安装地点，这对于采集仪器的便携性有一定的要求。另外，某些鉴定性的试验，比如新建建筑的验收检测、老旧建筑的加固检测等，都需要将测试设备安装在现场。结构工程试验采集地点的不固定，对于设备的便携性要求较高。
2.IMP的原理和特点[4-5]
IMP分散式数据采集系统的数模转换单元采用了施伦伯杰仪器公司的专利技术脉冲调宽模/数转换，这种技术是一种连续测量的A/D转换技术，具有优良的线性和真正的16位测量精度。这种系统的另一大特点是通讯采用了独家的S-网络，最多可以悬挂50块IMP，传输速率高，其通讯波特率为163K，能在1秒内完成对1000个通道的扫描测量并将数据传输给计算机。S-网络的便利之处还在于通讯、馈电共享一根双芯电缆，接线简单方便，省去了专门的供电设备。
IMP分散式数据采集系统对于结构试验的适用性主要体现在以下几个方面：
2.1测量精度高，适用仪器广
IMP数据采集系统测量不但能挂接应变式采集仪器，而且能挂接电压式采集仪器，测量精度非常高。以直流电压为例，测量范围可以从1μV～±12V，精度可达0.01%×读数±0.01%×满量程。目前市场常用的采集仪器输出电压主要有±10V、±5V、±2V、±20mV等，这些设备均可以直接与IMP对接，而且数据精度完全可以满足土木工程试验的需要。
2.2抗干扰能力强
在机械设计方面，IMP在设计时充分考虑了防湿、防尘、防震的需要。在电子设计方面，模块之间、模块与网络之间、网络与计算机之间全部采用变压器隔离，隔离度为500V以上。实践证明，在进行数据采集时，电焊、气焊、金属切割、金属打磨、启动大功率设备等均对采集没有影响，而且混凝土构件养护时撒水带来的湿度变化、混凝土破碎时的大量扬尘等恶劣情况对IMP工作可靠性也无影响。
2.3拆装方便
IMP的体积小，外形尺寸仅为434×215×35mm，由于其外壳为金属，可以悬挂或放置于任何地方，空间受限时还可以叠放在一起使用，IMP和传感器之间通过航空接头相连，IMP之间采用卡侬接头相连，拆装非常方便，可以根据采集数据量的不同随时增减IMP。
2.4节省数据线
传统集中式的采集仪，需要将每一个位移计、荷载传感器等通过不同的数据线传输给采集仪，当采集数据点较多时，需要大量的电线。而IMP可以分别放置于离传感器较近的位置，大大缩短了从采集仪器到IMP之间的数据线长度，IMP之间只需要由双芯电缆相连即可，数据线的节省率在90%以上，而且节省了大量整理数据线的时间。
3.IMP分散式数据采集系统的应用技巧
3.1采用快捷插拔接头
结构工程试验室常用的IMP型号主要为35951C和35951B两种，具体参数详见下表1：
传统IMP与传感器采用螺纹式接头，经常会耗费大量的时间进行仪器连接，非常影响试验的进度。根据结构试验的特点可以采用XS12K系列航空接头，这种接头为分为2芯、3芯、4芯、5芯、6芯、7芯几种，其特点是推拉式、体积小，连接时能够节省大量时间和空间。
3.2在传感器上进行组桥
结构试验室常用的应变式采集仪器有荷载传感器、位移传感器、引伸计、倾角传感器等，这些仪器一般为全桥型或者半桥型，常用35951B板和35953B联接器进行数据采集，工作时将传感器和联接器通过专门的组桥盒相连，在组桥盒上根据不同桥路的采集仪器进行组桥。为了适应不同的仪器，组桥盒的设计往往非常复杂，每一个通道进行安装和桥路转换都需要插拔多根线，工作量非常大，而且采集数据不稳定。建议在传感器的接头上进行组桥，取消中间的组桥盒，将全桥的四根线和半桥的三根线均改组成六根线，分别对应35953B联接器的IA、IB、IR、H、L、G六个接线柱。在使用仪器时，不必区分传感器的桥路，直接通过数据线与IMP进行串接，便可采集数据。
3.3在连接板内部进行组桥
在科研试验中为了对结构进行详细分析，经常大量粘贴应变片，采集混凝土和钢材表面的应变值。传统的组桥盒由于体积较大，需要占用大量的空间，而且经常出现接触不良，带来数据不稳定。建议制作专门采集应变片数据的IMP，在联接器内进行组桥，组桥后每个通道输出两根线，分别对接应变片的两极。在数据采集时，为了消除温度的影响，一般均要粘贴温度补偿片，在联接器内进行组桥时，预留应变片接口，一般10个通道可以共用一个补偿片。
3.4组装仪器采集车
根据结构试验室内采集仪器安装地点不固定的特点，可以将采集电脑、IMP、直流稳压电源等设备，安装并固定在仪器推车上，使用时只要将仪器车推到合适的地点，连接电源和数据线，即可正常采集数据。
由于IMP分散式数据采集系统能够适用于较宽范围的电压、电流、电阻、应变等信号的输入，几乎能与现有的各种静态传感器对接，给结构试验的实施带来了极大便利性。另外，这种仪器具有的布置方便、数据稳定，适应各种复杂环境的特点，正使其越来越多的被各种实验室接受。
参考论文：
一、王运路，孙实文.IMP分散式数据采集器的特点及其在火电厂的应用前景[J] .中国电力.1988，（10）：37-39.
二、叶道益.IMP分散式数据采集器在汽轮机试车中的应用[J] .汽轮机技术.1990，（12）：45-47.
三、郭玉涛，黄勇，王际芝.土木工程结构试验和监测用的IMP数据采集与处理系统[J] .试验技术与管理.1998，（4）：53-56.
四、吴星华.一种新型的IMP远距离分散式数据采集器[J] .测控技术. 1988，（02）：52-53.
五、王经武，李岩.分散式数据采集器（IMP）中的两项核心技术[J].测控技术.1998， （2）：62-63.