[liantaiwei]電子測量儀器之電子萬能(néng)試驗機的原理——聯泰威電子

電子式拉力試驗機是現代電子技術與機械傳動技術相結合的産物，是充分發(fā)揮了機電各自特長(cháng)而構成(chéng)的大型精密測試儀器，可對(duì)各種(zhǒng)材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲等多項性能(néng)試驗，且有測量範圍寬、精度高、響應快等特點。工作可靠，效率高，可對(duì)試驗數據進(jìn)行實時(shí)顯示記錄、打印。

電子式拉力試驗機是由測量系統、驅動系統、控制系統、及電腦等結構組成(chéng)。

一.測量系統

1. 力值的測量

通過(guò)測力傳感器、放大器和數據處理系統來實現測量，最常用的測力傳感器是應變片式傳感器。

所謂應變片式傳感器，就(jiù)是由應變片、彈性元件和某些附件(補償元件、防護罩、接線插座、加載件組成(chéng))，能(néng)將(jiāng)某種(zhǒng)機械量變成(chéng)電量輸出的器件。

應變片式的拉、壓力傳感器國(guó)内外種(zhǒng)類繁多，主要有筒狀力傳感器、輪輻式力傳感器、S雙連孔型傳感器、十字梁式傳感器等類型。

從材料力學(xué)上得知，在小變形條件下，一個彈性元件某一點的應變ε與彈性元件所受的力成(chéng)正比，也與彈性的變形成(chéng)正比。以S型傳感器爲例，當傳感器受到拉力P的作用時(shí)，由于彈性元件表面(miàn)粘貼有應變片，因爲彈性元件的應變與外力P的大小成(chéng)正比例，故此將(jiāng)應變片接入測量電路中，即可通過(guò)測出其輸出電壓，從而測出力的大小。

簡單來說(shuō)，外力P引起(qǐ)傳感器内應變片的變形，導緻電橋的不平衡，從而引起(qǐ)傳感器輸出電壓的變化，我們通過(guò)測量輸出電壓的變化就(jiù)可以知道(dào)力的大小了。

一般來說(shuō)，傳感器的輸出信号都(dōu)是非常微弱的，通常隻有幾個mV，如果我們直接對(duì)此信号進(jìn)行測量，是非常困難的，并且不能(néng)滿足高精度測量要求。因此必須通過(guò)放大器將(jiāng)此微弱信号放大，放大後(hòu)的信号電壓可達10V，此時(shí)的信号爲模拟信号，這(zhè)個模拟信号經(jīng)過(guò)多路開(kāi)關和A/D轉換芯片轉變爲數字信号，然後(hòu)進(jìn)行數據處理，至此，力的測量告一段落。

2. 變形的測量

通過(guò)變形測量裝置來測量，它是用來測量試樣(yàng)在試驗過(guò)程中産生的形變。

該裝置上有兩(liǎng)個夾頭，經(jīng)過(guò)一系列傳動機構與裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起(qǐ)，當兩(liǎng)夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí)，帶動光電編碼器的軸旋轉，光電編碼器就(jiù)會(huì)有脈沖信号輸出。再由單片機對(duì)此信号進(jìn)行處理，就(jiù)可以得出試樣(yàng)的變形量。

3 橫粱位移的測量

其原理同變形測量大緻相同，都(dōu)是通過(guò)測量光電編碼器的輸出脈沖數來獲得橫梁的位移量。

二.驅動系統

主要是用于試驗機的橫梁移動，其工作原理是由伺服系統控制電機，電機經(jīng)過(guò)減速箱等一系列傳動機構帶動絲杆轉動，從而達到控制橫梁移動的目的。通過(guò)改變電機的轉速，可以改變橫梁的移動速度。

三.控制系統

顧名思義，就(jiù)是控制試驗機運作的系統，人們通過(guò)操作台可以控制試驗機的運作，通過(guò)顯示屏可以獲知試驗機的狀态及各項試驗參數，若該機帶有電腦的話，也可以由電腦實現各項功能(néng)并進(jìn)行數據處理分析、試驗結果打印。試驗機同電腦之間的通信一般都(dōu)是使用RS232串行通信方式，它通過(guò)計算機背後(hòu)的串口(COM号)進(jìn)行通信，此技術比較成(chéng)熟、可靠，使用方便。

四.電腦

用來采集和分析數據，進(jìn)入試驗界面(miàn)後(hòu)，電腦會(huì)不斷采集各樣(yàng)試驗數據，實時(shí)畫出試驗曲線，自動求出各試驗參數及輸出報表。

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