電子拉力試驗機的工(gong)作原理
電(dian)子(zi)拉力試驗(yan)機是(shi)現代電(dian)子(zi)技術(shu)與機械傳動技術(shu)相結合的產物，是(shi)充分發揮了機電(dian)各(ge)自(zi)特(te)長而構(gou)成(cheng)的大型精密測(ce)試儀(yi)器，可對各(ge)種材料進行拉伸、壓(ya)縮、彎曲等(deng)多(duo)項性能試驗(yan)，且有測(ce)量(liang)(liang)范(fan)圍寬(kuan)、精度高、響應快等(deng)特(te)點。工作(zuo)可靠，效率(lv)高，可對試驗(yan)數據進行實時顯示記錄、打印。電(dian)子(zi)拉力試驗(yan)機是(shi)由測(ce)量(liang)(liang)系(xi)統、驅(qu)動系(xi)統、控(kong)制系(xi)統、及(ji)電(dian)腦等(deng)結構(gou)組(zu)成(cheng)。
一.測量系統
1． 力值的測量
通過測(ce)力(li)傳感(gan)器(qi)(qi)、放(fang)大器(qi)(qi)和數(shu)據處理系(xi)統來實現(xian)測(ce)量(liang)，常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)力(li)傳感(gan)器(qi)(qi)是應(ying)變(bian)片式(shi)(shi)(shi)傳感(gan)器(qi)(qi)。所謂應(ying)變(bian)片式(shi)(shi)(shi)傳感(gan)器(qi)(qi)，就是由應(ying)變(bian)片、彈(dan)性(xing)(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)和某(mou)些附件(jian)(jian)(jian)(jian)（補償(chang)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)、防護罩(zhao)、接(jie)線(xian)插座、加載件(jian)(jian)(jian)(jian)組成(cheng)(cheng)），能(neng)將某(mou)種(zhong)機械量(liang)變(bian)成(cheng)(cheng)電量(liang)輸出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)(jian)。應(ying)變(bian)片式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉、壓力(li)傳感(gan)器(qi)(qi)國內外種(zhong)類繁(fan)多，主(zhu)要有(you)筒狀力(li)傳感(gan)器(qi)(qi)、輪輻式(shi)(shi)(shi)力(li)傳感(gan)器(qi)(qi)、S雙連孔型(xing)(xing)傳感(gan)器(qi)(qi)、十字梁式(shi)(shi)(shi)傳感(gan)器(qi)(qi)等類型(xing)(xing)。從材(cai)料(liao)力(li)學上得知，在小(xiao)變(bian)形(xing)條件(jian)(jian)(jian)(jian)下，一(yi)個彈(dan)性(xing)(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)某(mou)一(yi)點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)變(bian)ε與(yu)彈(dan)性(xing)(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)所受的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力(li)成(cheng)(cheng)正比，也與(yu)彈(dan)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)形(xing)成(cheng)(cheng)正比。以S型(xing)(xing)傳感(gan)器(qi)(qi)為例，當傳感(gan)器(qi)(qi)受到(dao)拉力(li)P的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)時，由于彈(dan)性(xing)(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)表面粘貼有(you)應(ying)變(bian)片，因為彈(dan)性(xing)(xing)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)變(bian)與(yu)外力(li)P的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)成(cheng)(cheng)正比例，故此將應(ying)變(bian)片接(jie)入(ru)測(ce)量(liang)電路中，即可(ke)通過測(ce)出其輸出電壓，從而(er)測(ce)出力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)。對于傳感(gan)器(qi)(qi)，一(yi)般采用(yong)差動(dong)全橋測(ce)量(liang)，即將所粘貼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)變(bian)片組成(cheng)(cheng)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引起傳感器內應變片的變形，導致電橋的不平衡，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。
一般來說(shuo)，傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)(de)輸(shu)出信(xin)號(hao)(hao)(hao)都是(shi)非常(chang)微弱的(de)(de)(de)，通常(chang)只有(you)幾個(ge)mV，如(ru)果我們(men)直接(jie)對(dui)此信(xin)號(hao)(hao)(hao)進(jin)行測(ce)量，是(shi)非常(chang)困難的(de)(de)(de)，并且(qie)不(bu)能滿(man)足高精度測(ce)量要求。因(yin)此必須通過(guo)放(fang)(fang)大器將此微弱信(xin)號(hao)(hao)(hao)放(fang)(fang)大，放(fang)(fang)大后(hou)的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)(hao)電壓可達10V，此時(shi)的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)(hao)為模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)(hao)(hao)，這個(ge)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)(hao)(hao)經過(guo)多路(lu)開關和A/D轉(zhuan)換芯(xin)片轉(zhuan)變為數字(zi)信(xin)號(hao)(hao)(hao)，然后(hou)進(jin)行數據處理，至此，力的(de)(de)(de)測(ce)量告一段落。
2． 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生的形變。
該裝置上有兩個夾頭，經過一(yi)系列傳動機構與(yu)裝在(zai)(zai)測量裝置頂部的(de)光(guang)電編(bian)碼器(qi)連在(zai)(zai)一(yi)起(qi)，當兩夾頭間(jian)的(de)距離發生變化時(shi)，帶動光(guang)電編(bian)碼器(qi)的(de)軸(zhou)旋(xuan)轉(zhuan)，光(guang)電編(bian)碼器(qi)就會有脈沖(chong)信號(hao)輸(shu)出(chu)。再由單片機對此(ci)信號(hao)進行(xing)處理(li)，就可以得(de)出(chu)試樣(yang)的(de)變形量。
3橫粱位移的測量
其原理(li)同變形(xing)測量大致(zhi)相同，都(dou)是通(tong)過(guo)測量光電(dian)編碼(ma)器的(de)輸出(chu)脈沖數來獲得橫梁的(de)位移量。
二.驅動系統
主要是用于試驗機的橫梁移動(dong)(dong)(dong)，其(qi)工作原理是由(you)伺服系(xi)統控(kong)(kong)制電機，電機經過(guo)減速箱(xiang)等一系(xi)列傳動(dong)(dong)(dong)機構帶動(dong)(dong)(dong)絲桿(gan)轉(zhuan)動(dong)(dong)(dong)，從(cong)而達(da)到控(kong)(kong)制橫梁移動(dong)(dong)(dong)的目的。通(tong)過(guo)改(gai)變電機的轉(zhuan)速，可以改(gai)變橫梁的移動(dong)(dong)(dong)速度。
三.控制系統
顧名(ming)思義，就是控制試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)運(yun)作的系統(tong)，人們通過操作臺可(ke)以(yi)控制試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)的運(yun)作，通過顯示屏(ping)可(ke)以(yi)獲知試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)的狀態及(ji)各(ge)項試(shi)(shi)驗(yan)參數，若該機(ji)帶有電腦的話(hua)，也可(ke)以(yi)由電腦實現各(ge)項功(gong)能(neng)并進(jin)行(xing)數據處理(li)分析、試(shi)(shi)驗(yan)結果打印(yin)。試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)同電腦之(zhi)間的通信(xin)一(yi)般都是使用RS232串行(xing)通信(xin)方(fang)式，它通過計算機(ji)背后(hou)的串口（COM號）進(jin)行(xing)通信(xin)，此(ci)技術比較成熟(shu)、可(ke)靠，使用方(fang)便(bian)。
四.電腦
用來采集和分(fen)析(xi)數(shu)據(ju)，進入試驗(yan)界面后，電腦會不斷(duan)采集各樣試驗(yan)數(shu)據(ju)，實時畫(hua)出(chu)試驗(yan)曲線，自動求出(chu)各試驗(yan)參數(shu)及輸出(chu)報表。
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