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電子拉力試驗機的工作原理
釋出時間│╃:2019-05-06   點選次數│╃:2310次

電子拉力試驗機的工作原理

電子拉力試驗機是現代電子技術與機械傳動技術相結合的產物▩▩☁₪₪,是充分發揮了機電各自特長而構成的大型精密測試儀器▩▩☁₪₪,可對各種材料進行拉伸·•、壓縮·•、彎曲等多項效能試驗▩▩☁₪₪,且有測量範圍寬·•、精度高·•、響應快等特點◕▩。工作可靠▩▩☁₪₪,效率高▩▩☁₪₪,可對試驗資料進行實時顯示記錄·•、列印◕▩。電子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◕▩。

一.測量系統
1. 力值的測量
透過測力感測器·•、放大器和資料處理系統來實現測量▩▩☁₪₪,常用的測力感測器是應變片式感測器◕▩。所謂應變片式感測器▩▩☁₪₪,就是由應變片·•、彈性元件和某些附件(補償元件·•、防護罩·•、接線插座·•、載入件組成)▩▩☁₪₪,能將某種機械量變成電量輸出的器件◕▩。應變片式的拉·•、壓力感測器國內外種類繁多▩▩☁₪₪,主要有筒狀力感測器·•、輪輻式力感測器·•、S雙連孔型感測器·•、十字梁式感測器等型別◕▩。從材料力學上得知▩▩☁₪₪,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正比▩▩☁₪₪,也與彈性的變形成正比◕▩。以S型感測器為例▩▩☁₪₪,當感測器受到拉力P的作用時▩▩☁₪₪,由於彈性元件表面貼上有應變片▩▩☁₪₪,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量電路中▩▩☁₪₪,即可透過測出其輸出電壓▩▩☁₪₪,從而測出力的大小◕▩。對於感測器▩▩☁₪₪,一般採用差動全橋測量▩▩☁₪₪,即將所貼上的應變片組成橋路▩▩☁₪₪,

R1·•、R2·•、R3·•、R4▩▩☁₪₪,實際為阻值相等的4片(或8片)應變片▩▩☁₪₪,即R1=R2=R3=R4▩▩☁₪₪,當感測器受到外力(拉力或壓力)作用時▩▩☁₪₪,感測器彈性元件產生應變而使各電阻值發生變化▩▩☁₪₪,其變化值分別為△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引起感測器內應變片的變形▩▩☁₪₪,導致電橋的不平衡▩▩☁₪₪,從而引起感測器輸出電壓的變化▩▩☁₪₪, 我們透過測量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了◕▩。
一般來說▩▩☁₪₪,感測器的輸出訊號都是非常微弱的▩▩☁₪₪,通常只有幾個mV▩▩☁₪₪,如果我們直接對此訊號進行測量▩▩☁₪₪,是非常困難的▩▩☁₪₪,並且不能滿足高精度測量要求◕▩。因此必須透過放大器將此微弱訊號放大▩▩☁₪₪,放大後的訊號電壓可達10V▩▩☁₪₪,此時的訊號為模擬訊號▩▩☁₪₪,這個模擬訊號經過多路開關和A/D轉換晶片轉變為數字訊號▩▩☁₪₪,然後進行資料處理▩▩☁₪₪,至此▩▩☁₪₪,力的測量告一段落◕▩。

2. 變形的測量
透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生的形變◕▩。
該裝置上有兩個夾頭▩▩☁₪₪,經過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▩▩☁₪₪,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訊號輸出◕▩。再由微控制器對此訊號進行處理▩▩☁₪₪,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▩▩☁₪₪,都是透過測量光電編碼器的輸出脈衝數來獲得橫樑的位移量◕▩。

二.驅動系統
主要是用於試驗機的橫樑移動▩▩☁₪₪,其工作原理是由伺服系統控制電機▩▩☁₪₪,電機經過減速箱等一系列傳動機構帶動絲桿轉動▩▩☁₪₪,從而達到控制橫樑移動的目的◕▩。透過改變電機的轉速▩▩☁₪₪,可以改變橫樑的移動速度◕▩。

三.控制系統
顧名思義▩▩☁₪₪,就是控制試驗機運作的系統▩▩☁₪₪,人們透過操作檯可以控制試驗機的運作▩▩☁₪₪,透過顯示屏可以獲知試驗機的狀態及各項試驗引數▩▩☁₪₪,若該機帶有電腦的話▩▩☁₪₪,也可以由電腦實現各項功能並進行資料處理分析·•、試驗結果列印◕▩。試驗機同電腦之間的通訊一般都是使用RS232序列通訊方式▩▩☁₪₪,它透過計算機背後的串列埠(COM號)進行通訊▩▩☁₪₪,此技術比較成熟·•、可靠▩▩☁₪₪,使用方便◕▩。

四.電腦
用來採集和分析資料▩▩☁₪₪,進入試驗介面後▩▩☁₪₪,電腦會不斷採集各樣試驗資料▩▩☁₪₪,實時畫出試驗曲線▩▩☁₪₪,自動求出各試驗引數及輸出報表◕▩。

 

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