使用LabVIEW和PXI，以深入了解戰場(chǎng)爆炸傷害的影響程度
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(lái)更改代碼和硬件，以適用于將來(lái)的其他試驗，從而為我們節省了大量時(shí)間和金錢(qián)。”
- Nicolas Newell, Imperial College London
挑戰：
開(kāi)發(fā)一個(gè)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(gè)測試裝置，用于在汽車(chē)下方爆炸時(shí)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(dòng)，和PXI Express DAQ模塊根據所要求的采樣率對傳感器數據進(jìn)行同步采集。
作者：
簡(jiǎn)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(diǎn)的武器。暴動(dòng)者使用IEDs破壞軍隊行動(dòng)，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(guò)后的人道主義救援工作中繼續造成更多的傷害。
當車(chē)輛碰到反車(chē)輛（AV）地雷時(shí)，底盤(pán)會(huì )迅速變形。車(chē)內人的雙腳會(huì )遭受到軸向沖擊，往往會(huì )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(kāi)發(fā)新的技術(shù)，減少傷害程度，并進(jìn)行合適的重建。這個(gè)研究包含了一個(gè)損傷模擬器，能在重復可控的環(huán)境下進(jìn)行反車(chē)輛地雷爆炸的重復實(shí)驗，我們使用了多個(gè)傳感器，用于監測短時(shí)間內的爆炸過(guò)程。
一個(gè)反車(chē)輛下方損傷模擬器（ANUBIS）是一個(gè)充氣測試裝置，可以將40公斤的鐵盤(pán)加速至20米/秒的速度，并在20毫秒的時(shí)間內恢復靜止，可以在反車(chē)輛地雷爆炸中仿真車(chē)輛底板變形。我們將一個(gè)儀器化的尸體標本安裝在這個(gè)裝置上，從而能夠對身體對短時(shí)沖擊的反應有一個(gè)全面的了解。
儀器配置
損傷模擬器包含一個(gè)壓力傳感器，一個(gè)加速度計和一個(gè)聲音傳感器。在每個(gè)測試中，我們將應變計綁到標本的多個(gè)部位，并在25kHz的頻率上對所有的同步傳感器進(jìn)行采樣。我們在該裝置啟動(dòng)后，按動(dòng)按鈕即可手動(dòng)觸發(fā)數據采集，然后被記錄的數據就會(huì )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(lái)搭建這個(gè)測試裝置。
開(kāi)發(fā)LabVIEW代碼
基于道德和經(jīng)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(gè)原因。我們在尸體測試數據分析前，將LabVIEW系統代碼進(jìn)行了多次迭代。我們在LabVIEW 核心課程1上所學(xué)習到的技能，NI技術(shù)工程師給予我們的技術(shù)支持，以及LabVIEW VI庫，幫助我們在兩個(gè)星期內完成了第一次LabVIEW代碼迭代，并在一個(gè)月內就完成了最終的軟件版本。
LabVIEW軟件特性
通過(guò)LabVIEW，我們可以在測試前確定采樣，采樣率，預觸發(fā)采樣和文件位置的總數，以及寫(xiě)入GUI的數據名稱(chēng)。LabVIEW在軟件開(kāi)始運行后，緩沖區會(huì )寫(xiě)滿(mǎn)從每個(gè)傳感器采集的數據，代碼會(huì )模擬下降沿觸發(fā)后進(jìn)入一個(gè)PXI Express模塊。系統接收到觸發(fā)后，數據將通過(guò)PXI Express機箱的每個(gè)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(xiě)入到一個(gè)文件中，以便可以導出進(jìn)行進(jìn)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(lái)進(jìn)行其他試驗時(shí)對代碼和硬件進(jìn)行調整，從而節省大量時(shí)間和成本。例如，我們可以使用NI的設置，從相似的儀器車(chē)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(shí)驗室環(huán)境中重現戰爭傷害需要一個(gè)復雜的工程解決方案。使用NI最新的技術(shù)方法，我們可以獲得前所未有的，對于整個(gè)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(shí)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(xué)事業(yè)的。所有進(jìn)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(shuō)明了在英國人體組織用于科學(xué)實(shí)驗的使用方法。
