海（hǎi）達為你解剖（pōu）電子（zǐ）拉力試驗機的工作原理

         電（diàn）子式拉力試驗機是現代電子（zǐ）技術與機械（xiè）傳動技術相結合的產物（wù），是充分發揮了機電各自特長而構成的大型精密測試儀器，可對各種（zhǒng）材料進（jìn）行拉伸、壓縮、彎曲（qǔ）等（děng）多項性能試驗，且有測量範圍寬、精度高、響應快（kuài）等特點。工作可靠，效率高，可（kě）對試驗數據（jù）進（jìn）行實時顯示記錄、打（dǎ）印。電子式拉力（lì）試驗機是由（yóu）測量（liàng）係統、驅動係統、控製係（xì）統、及電腦等結構組成。

一.測量係（xì）統

1．力值的測量

    通過測力傳感器（qì）、放大器和數據處理係統來實現測量，zui常（cháng）用的測力傳感器是應變片式傳感器（qì）。

所謂應變片式傳感器，就是由（yóu）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），能將某種機械量變成電量輸出的器件。應變（biàn）片式的拉、壓力傳感器國（guó）內外（wài）種（zhǒng）類繁多，主要（yào）有筒狀力傳感器、輪輻式力傳感器、S雙連孔型傳感器（qì）、十字梁式傳（chuán）感器等類型。

   從材料力學上得知（zhī），在小變形條件下，一個彈性元件某一點的應變ε與彈性元（yuán）件所受的力成正比，也與彈性的變形成正比（bǐ）。以S型傳感器為例，當傳感器受到拉力（lì）P的作用時，由於彈性元件表麵粘貼有應變片，因為彈性元件的應變與外力P的大小成正比例，故此將應變片接入測（cè）量電路中（zhōng），即可通過（guò）測（cè）出其輸（shū）出電壓，從而（ér）測出力的大小。

對於傳感器，一般采用差動全橋測量，即將所粘貼的應變片組成（chéng）橋路，R1、R2、R3、R4，實際為阻值相等的（de）4片（或8片）應變片，即（jí）R1=R2=R3=R4，當傳感器受到外力（拉力或壓力）作用時，傳感器彈性元件產生應變而使各電（diàn）阻值發生變（biàn）化，其變化（huà）值分別為△R1△、R2、△R3、△R4，結果原來平衡的電橋，現在不平衡了，橋路就（jiù）有電壓輸出，設△E

   則△E= [R1R2/（R1+R2）2]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）U式（shì）中U為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（jiāng）△Ri/Ri=Kεi代上（shàng）上式

則有 △E=[UK/4]（ε1-ε2+ε3-ε4）

  簡單來說，外（wài）力P引起傳（chuán）感器內應變片的變形，導致電（diàn）橋的不平衡，從而引（yǐn）起傳感器輸出電（diàn）壓的變化，我們通過測量輸出電壓的變化就可以知道（dào）力的大小了。

一（yī）般來說，傳感器的輸出信號都（dōu）是非常微弱的（de），通（tōng）常隻有幾（jǐ）個mV，如果我們直接（jiē）對此信號進行測量（liàng），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（hào）放（fàng）大，放大（dà）後的信號電壓（yā）可達10V，此時的信號為模擬信號，這個模擬信號經（jīng）過多路開關和A/D轉換芯片轉（zhuǎn）變為數字信號，然後進行數據處理，至此，力的測量告一段落。

2． 變（biàn）形的測量

    通過變形測量裝置來（lái）測量，它是（shì）用來測量試樣在試驗過程中產生的形變。

該裝置上有兩個夾頭，經過一係列（liè）傳動機構與裝在測量（liàng）裝置（zhì）頂（dǐng）部的光（guāng）電編碼器連在一起，當兩夾頭間的距離發生變化時，帶動光電編碼器的軸旋轉，光電編碼器就會有脈衝信號輸出。再由單片機對此信號進行處理，就可以（yǐ）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（chōng）數來獲得橫梁（liáng）的位移量。

二. 驅動係統（tǒng）

   主要是用（yòng）於試驗機的橫梁移（yí）動，其工作原（yuán）理是（shì）由伺服係統控製電機，電（diàn）機經過減（jiǎn）速箱等（děng）一係列傳動機構帶動絲杆轉動，從而達到控製橫梁移動（dòng）的目的。通過改變電機的轉速，可以改變橫梁（liáng）的（de）移動（dòng）速（sù）度（dù）。

三. 控（kòng）製係（xì）統

    顧名思義，就是控製（zhì） 電子式拉力試驗機 運作的係統，人們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（zhuàng）態及各項（xiàng）試驗參數，若該機帶有（yǒu）電腦的話，也（yě）可以由（yóu）電腦實現各項功能並進行數據處理分析、試驗結果打（dǎ）印。試驗機同電腦（nǎo）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（kǒu）（COM號）進（jìn）行通信，此技（jì）術比較成熟、可靠，使（shǐ）用方便。

四. 電腦拉力試驗機

   電腦用（yòng）來采集和分析數據，進入試（shì）驗界麵後（hòu），電腦會不斷采集各樣（yàng）試驗數據（jù），實時畫出試驗（yàn）曲線，自動（dòng）求出各（gè）試驗參數及（jí）輸出報表。

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