影響拉力試驗機性能和精度的因素

更新時間：2024-06-11

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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)合的大型精密試驗儀器，充分發(fā)揮機電一體化的特點，具有測量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點。拉力試驗機工作可靠、有效，可實時顯示、記錄和打印試驗數(shù)據(jù)。它由測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計算機結(jié)構(gòu)組成。

力值的測量

力是通過稱重傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來測量的。常用的稱重傳感器是應(yīng)變式傳感器。

應(yīng)變片傳感器是由應(yīng)變片、彈性元件和一定的附件（補償元件、屏蔽罩、接線座、加載件）組成的裝置，可以將一定的機械量轉(zhuǎn)化為電輸出。應(yīng)變式傳感器的種類很多，主要有桶形力傳感器、輻條力傳感器、S型雙連孔式傳感器、橫梁式傳感器等類型。

從材料力學(xué)可知，彈性元件某一點的應(yīng)變?與施加在彈性元件上的力成正比，與彈性元件在小變形條件下的變形量成正比。例如，當(dāng)傳感器受到拉力 P 時，應(yīng)變片附著在彈性元件的表面，因為彈性元件上的應(yīng)變與外力 P 的大小成正比，因此，應(yīng)變片是連接到測量電路，可以測量輸出電壓以確定受力。

對于力傳感器，一般采用差分全橋測量，其中連接應(yīng)變片形成橋式電路。簡單來說，外力P引起換能器中應(yīng)變片的變形，產(chǎn)生不平衡電橋，從而引起換能器輸出電壓的變化。

一般情況下，傳感器的輸出信號很微弱，一般只有幾毫伏，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，這個微弱的信號需要通過放大器進(jìn)行放大，該放大器將信號電壓放大到 10V。此時信號為模擬信號，該模擬信號通過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此測力結(jié)束.

傳感器的好壞決定了拉力機的精度和穩(wěn)定性，目前市場上帶傳感器的拉力機，力值小的一般用S型傳感器，力值大的一般用輻條式傳感器。內(nèi)部傳感器一般為電阻應(yīng)變片式，如果應(yīng)變片精度不高或固定應(yīng)變片膠的耐老化能力差，或傳感器材質(zhì)不好，都會影響傳感器的精度和使用壽命. TESTEX拉力測試儀采用熟識傳感器，精度高，線性好，非常穩(wěn)定，幾十年都不會變化。

變形和橫梁位移測量

這是通過變形測量裝置測量的，該裝置用于在測試期間測量試樣的變形。

該設(shè)備有兩個夾頭，它們通過一系列驅(qū)動器連接到安裝在測量設(shè)備頂部的光學(xué)編碼器。當(dāng)兩個支架之間的距離發(fā)生變化時，光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動，光電編碼器輸出一個脈沖信號。該信號然后由微控制器處理，以給出試樣的變形量。

橫梁位移的測量原理與變形測量的原理大致相同，都是通過測量光電編碼器輸出的脈沖數(shù)，得到橫梁的位移。

傳動主要由絲杠完成，如果絲杠有間隙，拉力試驗將直接影響斷裂后的最大試驗變形和伸長率。目前市面上的一些拉力試驗機是用T型普通螺絲，這樣間隙比較大，摩擦比較大，導(dǎo)致壽命短。TESTEX拉力試驗機所使用的絲杠為高精度無背隙滾珠絲杠，表面淬火硬度高，使用壽命可達(dá)數(shù)十年，并保證同樣的精度。

拉力試驗機驅(qū)動系統(tǒng)

該驅(qū)動系統(tǒng)主要用于材料試驗機橫梁的運動。其工作原理是通過伺服系統(tǒng)控制電機，電機通過減速箱等一系列傳動機構(gòu)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而控制橫梁的運動。通過改變電機的速度，可以改變橫梁的移動速度。

目前市場上部分拉力試驗機采用普通三相電機或變頻電機，此類電機采用模擬信號控制，控制響應(yīng)慢，定位不準(zhǔn)確，一般調(diào)速范圍窄，有高速無低速或低速無速度快，速度控制不準(zhǔn)確。TEXTEX拉力機所用電機為全數(shù)字交流伺服電機，控制方式采用全數(shù)字脈沖控制，速度范圍寬，可達(dá)0.01-1000mm/min，控制定位準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快，電機能保證全量程調(diào)速準(zhǔn)確，使用壽命長，可達(dá)數(shù)十年。

拉力試驗機控制系統(tǒng)

顧名思義，就是控制材料試驗機電腦伺服系統(tǒng)運行的系統(tǒng)，人們可以通過控制臺控制試驗機的運行，通過控制臺了解試驗機的狀態(tài)和試驗參數(shù)。展示。如果機器配上電腦，還可以實現(xiàn)各種功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，打印測試結(jié)果。測試儀與電腦的通訊一般采用RS232串口通訊的形式，通過電腦背面的串口（COM號）進(jìn)行，是一種成熟、可靠、易于使用的技術(shù)。

目前市場上大多數(shù)拉力測試儀的測控系統(tǒng)采用8位單片機控制，采樣率低，抗干擾能力差，另外如果AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)也分辨率低，那么測量將不準(zhǔn)確。

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