電子試驗機的工作原理

                                             電子試驗機的工作原理

電子式拉力試驗機是現代電子技術與(yu) 機械傳(chuan) 動技術相結合的產(chan) 物，是充分發揮了機電各自特長而構成的大型精密測試儀(yi) 器，可對各種材料進行拉伸、壓縮、彎曲等多項試驗，且有測量範圍寬、精度高、響應快等特點。工作可靠，效率高，可對試驗數據進行實時顯示記錄、打印。
電子式拉力試驗機是由測量係統、驅動係統、控製係統、及電腦等結構組成。

一.測量係統
1． 力值的測量
通過測力傳(chuan) 感器、放大器和數據處理係統來實現測量，zui常用的測力傳(chuan) 感器是應變片式傳(chuan) 感器。
所謂應變片式傳(chuan) 感器，就是由應變片、彈性元件和某些附件（補償(chang) 元件、防護罩、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。
應變片式的拉、壓力傳(chuan) 感器外種類繁多，主要有筒狀力傳(chuan) 感器、輪輻式力傳(chuan) 感器、S雙連孔型傳(chuan) 感器、十字梁式傳(chuan) 感器等類型。
從(cong) 材料力學上得知，在小變形條件下，一個(ge) 彈性元件某一點的應變ε與(yu) 彈性元件所受的力成正比，也與(yu) 彈性的變形成正比。以S型傳(chuan) 感器為(wei) 例，當傳(chuan) 感器受到拉力P的作用時，由於(yu) 彈性元件表麵粘貼有應變片，因為(wei) 彈性元件的應變與(yu) 外力P的大小成正比例，故此將應變片接入測量電路中，即可通過測出其輸出電壓，從(cong) 而測出力的大小。
對於(yu) 傳(chuan) 感器，一般采用差動全橋測量，即將所粘貼的應變片組成橋路，R1、R2、R3、R4，實際為(wei) 阻值相等的4片（或8片）應變片，即R1=R2=R3=R4，當傳(chuan) 感器受到外力（拉力或壓力）作用時，傳(chuan) 感器彈性元件產(chan) 生應變而使各電阻值發生變化，其變化值分別為(wei) △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(wei) 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(chuan) 感器內(nei) 應變片的變形，導致電橋的不平衡，從(cong) 而引起傳(chuan) 感器輸出電壓的變化，我們(men) 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，傳(chuan) 感器的輸出信號都是非常微弱的，通常隻有幾個(ge) mV，如果我們(men) 直接對此信號進行測量，是非常困難的，並且不能滿足測量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號放大，放大後的信號電壓可達10V，此時的信號為(wei) 模擬信號，這個(ge) 模擬信號經過多路開關(guan) 和A/D轉換芯片轉變為(wei) 數字信號，然後進行數據處理，至此，力的測量告一段落。

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(chan) 生的形變。
該裝置上有兩(liang) 個(ge) 夾頭，經過一係列傳(chuan) 動機構與(yu) 裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當兩(liang) 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(hui) 有脈衝(chong) 信號輸出。再由單片機對此信號進行處理，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，都是通過測量光電編碼器的輸出脈衝(chong) 數來獲得橫梁的位移量。

二.驅動係統
主要是用於(yu) 試驗機的橫梁移動，其工作原理是由伺服係統控製電機，電機經過減速箱等一係列傳(chuan) 動機構帶動絲(si) 杆轉動，從(cong) 而達到控製橫梁移動的目的。通過改變電機的轉速，可以改變橫梁的移動速度。

三.控製係統
顧名思義(yi) ，就是控製試驗機運作的係統，人們(men) 通過操作台可以控製試驗機的運作，通過顯示屏可以獲知試驗機的狀態及各項試驗參數，若該機帶有電腦的話，也可以由電腦實現各項功能並進行數據處理分析、試驗結果打印。試驗機同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過計算機背後的串口（COM號）進行通信，此技術比較成熟、可靠，使用方便。

四.電腦
用來采集和分析數據，進入試驗界麵後，電腦會(hui) 不斷采集各樣試驗數據，實時畫出試驗曲線，自動求出各試驗參數及輸出報表。