電子拉力試驗機的工作原理
電子式拉力試驗機是現(xiàn)代電子技術(shù)與機械傳動技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,,是充分發(fā)揮了機電各自特長而構(gòu)成的大型精密測試儀器,,可對各種材料進(jìn)行拉伸,、壓縮,、彎曲等多項性能試驗,且有測量范圍寬,、精度高,、響應(yīng)快等特點,。工作可靠,,效率高,可對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示記錄,、打印,。電子式拉力試驗機是由測量系統(tǒng),、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng),、及電腦等結(jié)構(gòu)組成.
一.測量系統(tǒng)
1.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(chǎn)生的形變,。
該裝置上有兩個夾頭,,經(jīng)過一系列傳動機構(gòu)與裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起,,當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時,帶動光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn),,光電編碼器就會有脈沖信號輸出。再由單片機對此信號進(jìn)行處理,,就可以得出試樣的變形量。
2.力值的測量
通過測力傳感器,、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實現(xiàn)測量,zui常用的測力傳感器是應(yīng)變片式傳感器,。所謂應(yīng)變片式傳感器,,就是由應(yīng)變片、彈性元件和某些附件(補償元件,、防護(hù)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,。
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(yīng)變ε與彈性元件所受的力成正比,,也與彈性的變形成正比。以S型傳感器為例,,當(dāng)傳感器受到拉力P的作用時,由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片,,因為彈性元件的應(yīng)變與外力P的大小成正比例,故此將應(yīng)變片接入測量電路中,,即可通過測出其輸出電壓,從而測出力的大小,。
對于傳感器,一般采用差動全橋測量,,即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路,簡單來說,,外力P引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形,導(dǎo)致電橋的不平衡,從而引起傳感器輸出電壓的變化,,我們通過測量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。
傳感器的輸出信號都是非常微弱的,,通常只有幾個mV,,如果我們直接對此信號進(jìn)行測量,,是非常困難的,,并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,,放大后的信號電壓可達(dá)10V,,此時的信號為模擬信號,,這個模擬信號經(jīng)過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,,至此,,力的測量告一段落。
二.控制系統(tǒng)
顧名思義,,就是控制試驗機運作的系統(tǒng),,人們通過操作臺可以控制試驗機的運作,通過顯示屏可以獲知試驗機的狀態(tài)及各項試驗參數(shù),,若該機帶有電腦的話,,也可以由電腦實現(xiàn)各項功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗結(jié)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,,它通過計算機背后的串口(COM號)進(jìn)行通信,,此技術(shù)比較成熟、可靠,,使用方便,。
三.驅(qū)動系統(tǒng)
主要是用于試驗機的橫梁移動,其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機,,電機經(jīng)過減速箱等一系列傳動機構(gòu)帶動絲桿轉(zhuǎn)動,,從而達(dá)到控制橫梁移動的目的。通過改變電機的轉(zhuǎn)速,,可以改變橫梁的移動速度,。