使用LabVIEW和PXI，以深入了解战场爆炸伤害的影响程度

      Nicolas Newell - Imperial College London

      “LabVIEW的灵活性和模块化PXI Express系统给了我们更多的选择来更改代码和硬件，以适用于将来的其他试验，从而为我们节省了大量时间和金钱。”
      - Nicolas Newell, Imperial College London 

      挑战：

      开发一个数据采集系统以同步记录死尸肢体上传感器的数据，并搭建一个测试装置，用于在汽车下方爆炸时模拟传递到士兵腿上的冲击。

      解决方案：

      使用NI LabVIEW软件，NI-DAQmx驱动，和PXI Express DAQ模块根据所要求的采样率对传感器数据进行同步采集。

作者：

      简易爆炸装置（IEDs）是一种自制的炸弹，现在已成为伊拉克和阿富汗冲突中最具特点的武器。暴动者使用IEDs破坏军队行动，防止他们迅速灵活地反击。IEDs是伊拉克和阿富汗造成死亡的最主要原因，并还可能在冲突过后的人道主义救援工作中继续造成更多的伤害。

      当车辆碰到反车辆（AV）地雷时，底盘会迅速变形。车内人的双脚会遭受到轴向冲击，往往会给他们留下严重的伤害，使得下肢不保。我们的研究小组致力于了解IED的伤害原理，从而开发新的技术，减少伤害程度，并进行合适的重建。这个研究包含了一个损伤模拟器，能在重复可控的环境下进行反车辆地雷爆炸的重复实验，我们使用了多个传感器，用于监测短时间内的爆炸过程。

      一个反车辆下方损伤模拟器（ANUBIS）是一个充气测试装置，可以将40公斤的铁盘加速至20米/秒的速度，并在20毫秒的时间内恢复静止，可以在反车辆地雷爆炸中仿真车辆底板变形。我们将一个仪器化的尸体标本安装在这个装置上，从而能够对身体对短时冲击的反应有一个全面的了解。

      仪器配置

      损伤模拟器包含一个压力传感器，一个加速度计和一个声音传感器。在每个测试中，我们将应变计绑到标本的多个部位，并在25kHz的频率上对所有的同步传感器进行采样。我们在该装置启动后，按动按钮即可手动触发数据采集，然后被记录的数据就会被转换成结果分析格式。我们使用NI-DAQmx和LabVIEW系统设计软件，以及PXI Express高规格硬件来搭建这个测试装置。

      开发LabVIEW代码

      基于道德和经济的原因，数据采集的结果必须是准确可靠的，这也是我们选择美国国家仪器软硬件的一个原因。我们在尸体测试数据分析前，将LabVIEW系统代码进行了多次迭代。我们在LabVIEW 核心课程1上所学习到的技能，NI技术工程师给予我们的技术支持，以及LabVIEW VI库，帮助我们在两个星期内完成了第一次LabVIEW代码迭代，并在一个月内就完成了最终的软件版本。

      LabVIEW软件特性

      通过LabVIEW，我们可以在测试前确定采样，采样率，预触发采样和文件位置的总数，以及写入GUI的数据名称。LabVIEW在软件开始运行后，缓冲区会写满从每个传感器采集的数据，代码会模拟下降沿触发后进入一个PXI Express模块。系统接收到触发后，数据将通过PXI Express机箱的每个通道被同步记录。被记录的数据将以图形化的方式显示，并写入到一个文件中，以便可以导出进行进一步的分析。

      LabVIEW的灵活性和模块化PXI Express系统能够使我们在将来进行其他试验时对代码和硬件进行调整，从而节省大量时间和成本。例如，我们可以使用NI的设置，从相似的仪器车辆碰撞测试和坠落测试中，采集所需的数据。

      结论

      在可控的实验室环境中重现战争伤害需要一个复杂的工程解决方案。使用NI最新的技术方法，我们可以获得前所未有的，对于整个事件内部原理更加精细的认识，而这一切只需要不到5毫秒的时间。

      1所有在研究中使用的尸体标本都是死者在生前自愿，以及取得了死者亲属的同意后，捐献给医疗科学事业的。所有进行的行为都符合人体组织监管局出台的《人体组织法 2004》（代替《人体组织法 1961》，《解剖法 1984》以及《人体器官移植法 1989》），法案说明了在英国人体组织用于科学实验的使用方法。