電子拉力試驗(yàn)機(jī)的工作原理.doc

電子拉力試驗(yàn)機(jī)的工作原理點(diǎn)擊次數(shù)：609 發(fā)布時(shí)間：2009-2-4 電子式拉力試驗(yàn)機(jī)是現(xiàn)代電子技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機(jī)電各自特長而構(gòu)成的大型精密測(cè)試儀器，可對(duì)各種材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲等多項(xiàng)性能試驗(yàn)，且有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。工作可靠，效率高，可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、打印。電子式拉力試驗(yàn)機(jī)是由測(cè)量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及電腦等結(jié)構(gòu)組成。一.測(cè)量系統(tǒng)1 力值的測(cè)量通過測(cè)力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，最常用的測(cè)力傳感器是應(yīng)變片式傳感器。所謂應(yīng)變片式傳感器，就是由應(yīng)變片、彈性元件和某些附件（補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線插座、加載件組成），能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國內(nèi)外種類繁多，主要有筒狀力傳感器、輪輻式力傳感器、S雙連孔型傳感器、十字梁式傳感器等類型。從材料力學(xué)上得知，在小變形條件下，一個(gè)彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)變與彈性元件所受的力成正比，也與彈性的變形成正比。以S型傳感器為例，當(dāng)傳感器受到拉力P的作用時(shí)，由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片，因?yàn)閺椥栽膽?yīng)變與外力P的大小成正比例，故此將應(yīng)變片接入測(cè)量電路中，即可通過測(cè)出其輸出電壓，從而測(cè)出力的大小。對(duì)于傳感器，一般采用差動(dòng)全橋測(cè)量，即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路，R1、R2、R3、R4，實(shí)際為阻值相等的4片（或8片）應(yīng)變片，即R1=R2=R3=R4，當(dāng)傳感器受到外力（拉力或壓力）作用時(shí)，傳感器彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變而使各電阻值發(fā)生變化，其變化值分別為R1、R2、R3、R4，結(jié)果原來平衡的電橋，現(xiàn)在不平衡了，橋路就有電壓輸出，設(shè)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(jìn)一步筒化有E=R2/4R2（R1/R-R2/R+R3/R-R4/R）U將Ri/Ri=Ki代上上式則有 E=UK/4（1-2+3-4）簡單來說，外力P引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形，導(dǎo)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(cè)量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。一般來說，傳感器的輸出信號(hào)都是非常微弱的，通常只有幾個(gè)mV，如果我們直接對(duì)此信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，是非常困難的，并且不能滿足高精度測(cè)量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號(hào)放大，放大后的信號(hào)電壓可達(dá)10V，此時(shí)的信號(hào)為模擬信號(hào)，這個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測(cè)量告一段落。2 變形的測(cè)量通過變形測(cè)量裝置來測(cè)量，它是用來測(cè)量試樣在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的形變。該裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與裝在測(cè)量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí)，帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會(huì)有脈沖信號(hào)輸出。再由單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。3橫粱位移的測(cè)量其原理同變形測(cè)量大致相同，都是通過測(cè)量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。二.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動(dòng)，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過減速箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變橫梁的移動(dòng)速度。三.控制系統(tǒng)顧名思義，就是控制試驗(yàn)機(jī)運(yùn)作的系統(tǒng)，人們通過操作臺(tái)可以控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)作，通過顯示屏可以獲知試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，若該機(jī)帶有電腦的話，也可以由電腦實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗(yàn)結(jié)果打印。試驗(yàn)機(jī)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(jì)算機(jī)背后的串口（COM號(hào)）進(jìn)行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。四.電腦用來采集和分析數(shù)據(jù)，進(jìn)入試驗(yàn)界面后，電腦會(huì)不斷采集各樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)畫出試驗(yàn)曲線，自動(dòng)求出各試驗(yàn)參數(shù)及輸出報(bào)表。萬能試驗(yàn)機(jī)的工作原理更新時(shí)間：2009.07.01 瀏覽次數(shù)： 162 萬能試驗(yàn)機(jī)的工作原理萬能試驗(yàn)機(jī)能對(duì)橡膠、塑料、紡織物、電線電纜、復(fù)合材料、皮革、防水卷材、無紡布、土工布、紙張等非金屬材料及金屬絲、金屬箔、金屬板材和金屬棒材等進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多項(xiàng)力學(xué)性能測(cè)試，有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)，并可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、打印。萬能試驗(yàn)機(jī)廣泛應(yīng)用于質(zhì)量監(jiān)督、教學(xué)科研、航空航天、鋼鐵冶金、汽車、建工建材等領(lǐng)域。盡管萬能試驗(yàn)機(jī)作為試驗(yàn)室中最常用的力學(xué)檢測(cè)儀器，用途十分廣泛，我們還須明確萬能試驗(yàn)機(jī)的工作原理是什么，以及萬能試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成?，F(xiàn)以麥申特檢測(cè)儀器提供的萬能試驗(yàn)機(jī)WDTW為例，來闡述萬能試驗(yàn)機(jī)的基本原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，這臺(tái)電腦控制型萬能試驗(yàn)機(jī)主要是由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成。WDTW萬能試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成：第一、萬能試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動(dòng)，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過減速箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變橫梁的移動(dòng)速度。This mainly decided by the movement of the beam. By using servo system to control servo motor and gear box to bring the ball screw, so as to control the movement of the beam. The speed of the beam can be changed by the speed of the motor.第二、萬能試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)顧名思義，就是控制試驗(yàn)機(jī)運(yùn)作的系統(tǒng)，人們通過操作臺(tái)可以控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)作，通過顯示屏可以獲知試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，若設(shè)備連接電腦，也可以由電腦實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗(yàn)結(jié)果打印。試驗(yàn)機(jī)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(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。The control system is also called as operating system. We can control the operation of the machine by the digital control equipment. The working condition and testing parameters can be showed on the LCS screen. Also it can be connected with computer; the computer can control the device and do the data processing and analysis. 第三、萬能試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)1、力值測(cè)量通過力量傳感器、信號(hào)放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，最常用的力量傳感器是應(yīng)變片式傳感器。所謂應(yīng)變片式傳感器，就是由應(yīng)變片、彈性元件和補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線插座、加載件組成，能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國內(nèi)外種類繁多，主要有筒狀的、輪輻式的、S雙連孔型的、十字梁式等傳感器。Force sensor, signal amplifier, data processing system.2、形變測(cè)量