2.1 測試裝置
    測試裝置包括：高壓倉、低壓倉、氣囊、氣源、進(jìn)氣孔、注水口、網(wǎng)格、加壓裝置、水量、壓力檢測等。其功能主要是放置土工膜試樣、調(diào)節(jié)壓力、建立壓差、輸出壓差信號、檢測滲透水量及水量突變等。根據(jù)國標(biāo)GB/T17642-1998的要求，滲透水量測定范圍為0～3.7ml，精度為1/1000；壓差值測試面積為201cm², 壓差在0～1.6MPa之間連續(xù)可調(diào)；壓力傳感器工作電壓為6V, 量程為0～1.6MPa，精度為1/1000。
2.2 下位機
    以單片計算機89C52為核心,并配置由10位A/D轉(zhuǎn)換器 MC14433、功能按鍵、MAX487組成的RS-485接口等，實現(xiàn)對測試系統(tǒng)狀態(tài)的設(shè)定，對壓力、水量、時間的測定和與上位機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。測試系統(tǒng)原理圖如圖2所示。按鍵用來進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)定以及啟、停等功能控制，壓力傳感器用來檢測壓力，電動調(diào)壓閥用來控制加壓裝置以使壓力保持恒定，位移傳感器用來檢測滲水量。其中，電動調(diào)壓閥的控制采用光電耦合器，以提高系統(tǒng)的抗干擾性能。

2．3 上位機
    利用PC機自帶的標(biāo)準(zhǔn)串行接口，通過專用的RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器，形成RS-485總線與下位機的連接，可實現(xiàn)對下位機測量過程的監(jiān)控，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、制表打印、繪制曲線。
3 通訊協(xié)議
    通訊協(xié)議采用半雙工異步通訊方式。數(shù)據(jù)格式為：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。幀格式包含呼叫幀和數(shù)據(jù)幀。呼叫幀由上位機發(fā)出，其格式為：起始字符，下位機地址，停止字符等。數(shù)據(jù)幀是下位機對上位機呼叫的響應(yīng)，上位機呼叫地址與下位機地址一致時，下位機才發(fā)送數(shù)據(jù)幀，每一時刻只有一臺下位機和上位機通訊。數(shù)據(jù)幀的格式如表1所示。

    其中，狀態(tài)字段是當(dāng)前的測試狀態(tài)，每位表示的功能及操作如表2所示。

    表2中，正常測試表示正在測試，所傳送數(shù)據(jù)有效；測試失敗表示所傳送數(shù)據(jù)無效；狀態(tài)過度表示正在進(jìn)行其它操作，所傳送數(shù)據(jù)也無效。數(shù)據(jù)系列中，兩個字節(jié)表示一個測試狀態(tài)下的測試時間，另兩個字節(jié)表示該測試狀態(tài)下的測試物理量。
    為了保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性，對兩種情況采用如下的差錯處理方法：
    （1）上位機發(fā)出呼叫幀4秒內(nèi)沒有收到下位機發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，則上位機連續(xù)發(fā)4次呼叫幀；如下位機仍沒有響應(yīng)，則認(rèn)為通訊故障，上位機報警。
    （2）下位機發(fā)送數(shù)據(jù)幀，上位機收到后如果累加和有誤，則要求重新發(fā)送；如果連續(xù)四次仍有錯誤，則上位機報警。
4 軟件設(shè)計
4.1下位機軟件
    根據(jù)測試原理及工藝過程,主程序框圖如圖3所示。先設(shè)系統(tǒng)工作狀態(tài)和參數(shù)，再判斷是滲透系數(shù)測定還是耐靜水壓測定。采用壓力傳感器檢測壓力變化，用位移傳感器檢測水量，用89C52的定時器T₀計時，通過RS-485接口向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)。改變壓差，測定不同水力壓差條件下的值，其間實時采集壓力信號，經(jīng)過數(shù)字濾波后，與該壓力的給定值比較得到偏差信號，該偏差信號經(jīng)PI運算后，控制電動調(diào)節(jié)閥，得到所需壓力值。

4.2 上位機軟件編程技術(shù)
    本系統(tǒng)上位機軟件基于WINDOWS操作系統(tǒng)，編程軟件為VB6.0，主要實現(xiàn)菜單/畫面顯示，接收下位機傳送過來的信號及數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1）求出滲透系數(shù)或耐靜水壓值，算出五臺下位機測試結(jié)果的平均值，繪制測試曲線，打印測試報表。
4.3 測試結(jié)果
    利用該儀器對某廠生產(chǎn)的短纖針刺土工膜CG A1B1 800/0.35進(jìn)行測試，結(jié)果如表3所示。

    基于RS-485總線的土工膜水力性能測試系統(tǒng)，其檢測方法完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)，為土工膜產(chǎn)品質(zhì)量提供了可靠的保證，實現(xiàn)了全過程的自動測試，成本較低，方便可靠，測試結(jié)果準(zhǔn)確，測試時間短，并能顯示曲線、打印測試結(jié)果，其經(jīng)濟效益和社會效益是顯而易見的。它減少了人為影響和環(huán)境因素的影響，提高了測試精度，方便了用戶。