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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◕·✘:2530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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