電子拉力試驗機的工作原理

電子拉力試驗機的工作原理
電子式拉力試驗機是現代電子技術與(yu) 機械傳(chuan) 動技術相結合的產(chan) 物，是充分發揮了機電各自特長而構成的大型精密測試儀(yi) 器，可對各種材料進行拉伸、壓縮、彎曲等多項性能試驗，且有測量範圍寬、精度高、響應快等特點。工作可靠，效率高，可對試驗數據進行實時顯示記錄、打印。
電子式拉力試驗機是由測量係統、驅動係統、控製係統、及電腦等結構組成。
一.測量係統
1． 力值的測量
通過測力傳(chuan) 感器、放大器和數據處理係統來實現測量，*常用的測力傳(chuan) 感器是應變片式傳(chuan) 感器。
所謂應變片式傳(chuan) 感器，就是由應變片、彈性元件和某些附件（補償(chang) 元件、防護罩、接線插座、加載件組成），能將某種機械量變成電量輸出的器件。
應變片式的拉、壓力傳(chuan) 感器國內(nei) 外種類繁多，主要有筒狀力傳(chuan) 感器、輪輻式力傳(chuan) 感器、S雙連孔型傳(chuan) 感器、十字梁式傳(chuan) 感器等類型。
從(cong) 材料力學上得知，在小變形條件下，一個(ge) 彈性元件某一點的應變ε與(yu) 彈性元件所受的力成正比，也與(yu) 彈性的變形成正比。以S型傳(chuan) 感器為(wei) 例，當傳(chuan) 感器受到拉力P的作用時，由於(yu) 彈性元件表麵粘貼有應變片，因為(wei) 彈性元件的應變與(yu) 外力P的大小成正比例，故此將應變片接入測量電路中，即可通過測出其輸出電壓，從(cong) 而測出力的大小。
對於(yu) 傳(chuan) 感器，一般采用差動全橋測量，即將所粘貼的應變片組成橋路，

R1、R2、R3、R4，實際為(wei) 阻值相等的4片（或8片）應變片，即R1=R2=R3=R4，當傳(chuan) 感器受到外力（拉力或壓力）作用時，傳(chuan) 感器彈性元件產(chan) 生應變而使各電阻值發生變化，其變化值分別為(wei) △R1△、R2、△R3、△R4，結果原來平衡的電橋，現在不平衡了，橋路就有電壓輸出，設△E
則△E= [R1R2/（R1+R2）2 ]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）U
式中U為(wei) 外電源供給橋路的電壓
進一步筒化有
△E=[R2/4R2]（△R1/R-△R2/R+△R3/R-△R4/R）U
將△Ri/Ri=Kεi代上上式
則有 △E=[UK/4]（ε1-ε2+ε3-ε4）
簡單來說，外力P引起傳(chuan) 感器內(nei) 應變片的變形，導致電橋的不平衡，從(cong) 而引起傳(chuan) 感器輸出電壓的變化，我們(men) 通過測量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。
一般來說，傳(chuan) 感器的輸出信號都是非常微弱的，通常隻有幾個(ge) mV，如果我們(men) 直接對此信號進行測量，是非常困難的，並且不能滿足高精度測量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號放大，放大後的信號電壓可達10V，此時的信號為(wei) 模擬信號，這個(ge) 模擬信號經過多路開關(guan) 和A/D轉換芯片轉變為(wei) 數字信號，然後進行數據處理，至此，力的測量告一段落。

2． 變形的測量
通過變形測量裝置來測量，它是用來測量試樣在試驗過程中產(chan) 生的形變。
該裝置上有兩(liang) 個(ge) 夾頭，經過一係列傳(chuan) 動機構與(yu) 裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當兩(liang) 夾頭間的距離發生變化時，帶動光電編碼器的軸旋轉，光電編碼器就會(hui) 有脈衝(chong) 信號輸出。再由單片機對此信號進行處理，就可以得出試樣的變形量。

3橫粱位移的測量
其原理同變形測量大致相同，都是通過測量光電編碼器的輸出脈衝(chong) 數來獲得橫梁的位移量。

二.驅動係統
主要是用於(yu) 試驗機的橫梁移動，其工作原理是由伺服係統控製電機，電機經過減速箱等一係列傳(chuan) 動機構帶動絲(si) 杆轉動，從(cong) 而達到控製橫梁移動的目的。通過改變電機的轉速，可以改變橫梁的移動速度。

三.控製係統
顧名思義(yi) ，就是控製試驗機運作的係統，人們(men) 通過操作台可以控製試驗機的運作，通過顯示屏可以獲知試驗機的狀態及各項試驗參數，若該機帶有電腦的話，也可以由電腦實現各項功能並進行數據處理分析、試驗結果打印。試驗機同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過計算機背後的串口（COM號）進行通信，此技術比較成熟、可靠，使用方便。

四.電腦
用來采集和分析數據，進入試驗界麵後，電腦會(hui) 不斷采集各樣試驗數據，實時畫出試驗曲線，自動求出各試驗參數及輸出報表
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