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    電子拉力試驗機的組成及工作原理

    2021-11-03 09:20:29

    電子拉力試驗機的組成及工作原理

    電子拉力試驗機(又稱萬能材料試驗機)是現代電子技術與機械傳動技術相結合的產物。它是一種充分利用機電一體化各自優勢的大型精密測試儀器。它可以對各種材料進行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多種性能測試,具有測量范圍廣、精度高、響應快的特點。工作可靠,效率高,測試數據實時顯示、記錄和打印。

    電子拉力試驗機由測量系統、驅動系統、控制系統和計算機(計算機系統拉力試驗機)組成。

    一、拉伸試驗機測量系統

    1.力值的測量

    測量由力傳感器、放大器和數據處理系統實現。常用的力傳感器是應變式傳感器。

    所謂應變片傳感器,是由[應變片]、彈性元件和一些附件(補償元件、保護罩、接線插座和加載部件)組成,能把一定的機械量轉化為電量輸出的裝置。國內外應變式張力壓力傳感器種類繁多,主要有圓柱力傳感器、輪輻力傳感器、S型雙孔傳感器、橫梁傳感器等。

    從材料力學可知,在小變形條件下,彈性元件在某一點的應變與施加在彈性元件上的力成正比,也與彈性的變化成正比。以S型傳感器為例。當傳感器受到拉力P時,由于應變片貼在彈性元件表面,而彈性元件的應變與外力P的大小成正比,因此可以將應變片連接到測量電路上,測量其輸出電壓,從而測量輸出的大小。

    對于傳感器,一般采用差動全橋測量,即附著的應變計形成一個電橋,

    R1、R2、R3、R4實際上是四個(或八個)電阻值相等的應變片,即R1=R2=R3=R4。當傳感器受到外力(拉力或壓力)時,傳感器的彈性元件產生應變,使電阻值發生變化,變化值分別為R1、R2、R3、R4。因此,起初的平衡橋現在是

    e=[r1r 2/(r1r 2)2]R1/R1-R2/R2R3/R3-R4/R4)u

    其中u是外部電源電橋的電壓

    進一步簡化包括

    E=[R2/4r 2](R1/R-R2/RR3/R-R4/R)U

    用Ri/Ri=Ki代替上述公式

    然后E=[UK/4](1-2 3-4)

    簡單來說就是外力P引起傳感器中的應變片變形,導致電橋不平衡,從而引起傳感器輸出電壓的變化。通過測量輸出電壓的變化,我們可以知道力的大小。

    一般來說,傳感器的輸出信號很弱,通常只有幾毫伏。如果直接測量這個信號,難度很大,不能滿足高精度測量的要求。因此,這個微弱的信號必須經過放大器放大,放大后的信號電壓可以達到10V。此時,信號是模擬信號。這個模擬信號通過多路開關和A/D轉換芯片轉換成數字信號,然后進行數據處理。到目前為止,力的測量已經結束。

    2.變形測量

    它由變形測量裝置測量,用于測量測試過程中樣品的變形。

    裝置上有兩個卡盤,通過一系列傳動機構與安裝在測量裝置頂部的光電編碼器連接。當兩個卡盤之間的距離變化時,帶動光電編碼器的軸旋轉,光電編碼器會輸出脈沖信號。然后通過處理器對信號進行處理,就可以得到樣品的形變。

    3.光束位移測量

    其原理與變形測量大致相同,通過測量光電編碼器的輸出脈沖數獲得光束的位移。

    二.拉伸試驗機驅動系統

    主要用于移動試驗機的橫梁。其工作原理是伺服系統控制電機,電機通過減速箱等一系列傳動機構帶動螺桿轉動,從而達到控制橫梁運動的目的。通過改變電機的速度,光束的移動速度可以

    顧名思義,它是一個控制測試機器運行的系統。人們可以通過控制臺控制試驗機的運行,通過顯示屏可以了解試驗機的狀態和各種試驗參數。如果試驗機配有計算機,計算機還可以實現各種功能,處理分析數據,打印測試結果。試驗機與計算機之間的通信一般采用RS232串行通信。它通過計算機后面的串行端口(COM端口)進行通信。該技術成熟、可靠、易用。

    四.電子拉力試驗機的配套計算機

    用于收集和處理分析數據。進入測試界面后,計算機會不斷采集各種測試數據,實時繪制測試曲線(常見的力-位移曲線),自動計算測試參數并輸出報告。


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