電(diàn)子(zǐ)試驗(yàn)機的(dí)工作原(yuán)理

電(diàn)子式(shì)拉力試(shì)驗機是(shì)現代電子技術與機(jī)械傳(chuán)動技術(shù)相結合的產物，是充(chōng)分發揮了機(jī)電各自特(tè)長(cháng)而構(gòu)成(chéng)的(dí)大型(xíng)精密測試儀(yí)器(qì)，可對(duì)各種(zhǒng)材料進行(háng)拉伸，壓縮，彎曲(qū)等多項(xiàng)試(shì)驗，且(qiě)有測(cè)量(liáng)範(fàn)圍(wéi)寬，精(jīng)度(dù)高，響(xiǎng)應快(kuài)等(děng)特點(diǎn)。工(gōng)作(zuò)可靠，效(xiào)率(shuài)高(gāo)，可(kě)對試驗數據進行(háng)實時顯(xiǎn)示(shì)記(jì)錄，打印。
電子式拉力試驗(yàn)機(jī)是由測(cè)量係統，驅動(dòng)係統，控製(zhì)係統(tǒng)，及電腦等結(jié)構組成(chéng)。

一.測(cè)量係(xì)統(tǒng)
1． 力(lì)值的(dí)測(cè)量(liáng)
通過測(cè)力傳感器，放大(dà)器和(hé)數(shù)據處(chǔ)理(lǐ)係統來(lái)實現(xiàn)測量(liáng)，zui常用(yòng)的(dí)測(cè)力(lì)傳(chuán)感器(qì)是(shì)應變片(piàn)式傳感(gǎn)器。
所(suǒ)謂應變片式傳(chuán)感(gǎn)器，就是由(yóu)應(yīng)變片(piàn)，彈(dàn)性(xìng)元件和某(mǒu)些附(fù)件(jiàn)（補償元件，防(fáng)護罩，接(jiē)綫插座，加(jiā)載件組(zǔ)成），能(néng)將某種機械量(liáng)變成電(diàn)量(liáng)輸出的器件(jiàn)。
應變(biàn)片式的(dí)拉，壓力(lì)傳感器(qì)外種類繁多(duō)，主要有筒狀力(lì)傳感器(qì)，輪輻式力傳(chuán)感器(qì)，S雙(shuāng)連孔型傳感器(qì)，十(shí)字(zì)梁(liáng)式傳感(gǎn)器(qì)等類型(xíng)。
從材料力學上(shàng)得知，在小變形條件下(xià)，一個(gè)彈性(xìng)元件某一(yī)點(diǎn)的(dí)應變(biàn)ε與彈(dàn)性(xìng)元(yuán)件(jiàn)所(suǒ)受的力成(chéng)正(zhèng)比(bǐ)，也與彈(dàn)性(xìng)的變形成正比(bǐ)。以(yǐ)S型(xíng)傳感器為例，當傳感(gǎn)器受(shòu)到拉(lā)力P的(dí)作用時，由(yóu)於彈(dàn)性(xìng)元件表(biǎo)麵粘貼有(yǒu)應(yīng)變片，因為彈性(xìng)元件的應變(biàn)與(yǔ)外(wài)力(lì)P的(dí)大(dà)小(xiǎo)成正比例，故此(cǐ)將應(yīng)變(biàn)片(piàn)接(jiē)入測(cè)量電路中，即(jí)可通過(guò)測(cè)出(chū)其輸出電(diàn)壓，從(cóng)而測出力的大小。
對於傳感(gǎn)器，一(yī)般采用差(chà)動全(quán)橋測(cè)量，即(jí)將所粘貼的(dí)應變片組(zǔ)成(chéng)橋路(lù)，R1，R2，R3，R4，實(shí)際(jì)為阻(zǔ)值相(xiāng)等的4片(piàn)（或8片）應變(biàn)片，即R1=R2=R3=R4，當(dāng)傳感器受到(dào)外(wài)力(lì)（拉(lā)力或壓力(lì)）作(zuò)用(yòng)時，傳感(gǎn)器彈性元件產(chǎn)生(shēng)應變而(ér)使各電(diàn)阻(zǔ)值發(fā)生變化，其(qí)變(biàn)化(huà)值(zhí)分別為△R1△，R2，△R3，△R4，結(jié)果原來平衡的(dí)電橋(qiáo)，現在不(bù)平(píng)衡了(liǎo)，橋路(lù)就有(yǒu)電壓輸出(chū)，設△E
則△E= [R1R2/（R1+R2）2]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）U式中U為(wéi)外電源(yuán)供(gōng)給橋路的(dí)電(diàn)壓進一步筒化(huà)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(jiǎn)單來說，外(wài)力P引起傳感器(qì)內(nèi)應變片的變形(xíng)，導致(zhì)電橋(qiáo)的不平(píng)衡，從而(ér)引(yǐn)起傳(chuán)感器輸出電(diàn)壓(yā)的變(biàn)化，我(wǒ)們通過(guò)測(cè)量輸出電(diàn)壓的變化就可(kě)以知道(dào)力的大(dà)小了(liǎo)。
一(yī)般來說(shuō)，傳感器(qì)的輸出(chū)信號(hào)都是非常微弱(ruò)的(dí)，通常(cháng)隻有幾個mV，如果我(wǒ)們直(zhí)接對(duì)此(cǐ)信(xìn)號進行(háng)測(cè)量，是非常困(kùn)難(nán)的，並且不能滿(mǎn)足測量(liáng)要求。因此必須通(tōng)過(guò)放(fàng)大器將(jiāng)此(cǐ)微弱信號(hào)放大(dà)，放(fàng)大後(hòu)的(dí)信號(hào)電壓可(kě)達(dá)10V，此時的信(xìn)號(hào)為(wéi)模擬信號(hào)，這(zhè)個模(mó)擬(nǐ)信號經過多路開(kāi)關(guān)和(hé)A/D轉換芯片轉變為數(shù)字信號，然(rán)後(hòu)進(jìn)行數(shù)據處理，至此(cǐ)，力的測(cè)量(liáng)告一段落。

2． 變(biàn)形的測量
通(tōng)過(guò)變(biàn)形測量裝置來(lái)測量，它(tā)是(shì)用(yòng)來(lái)測量(liáng)試(shì)樣在(zài)試驗(yàn)過程中(zhōng)產生的(dí)形變。
該裝置上有(yǒu)兩個(gè)夾頭(tóu)，經(jīng)過(guò)一(yī)係列傳動機構與裝(zhuāng)在測(cè)量裝(zhuāng)置(zhì)頂(dǐng)部(bù)的光電編碼器連(lián)在一起，當(dāng)兩夾(jiā)頭間的距(jù)離發生變(biàn)化時，帶(dài)動光電編碼器的軸旋轉，光電編碼器(qì)就會(huì)有脈衝信(xìn)號輸出(chū)。再(zài)由單片機對(duì)此信(xìn)號進(jìn)行處理(lǐ)，就(jiù)可以(yǐ)得出試樣的變(biàn)形(xíng)量。

3橫粱(liáng)位(wèi)移(yí)的測量
其(qí)原理同變(biàn)形測(cè)量(liáng)大致(zhì)相(xiāng)同，都是通過測(cè)量光(guāng)電(diàn)編碼器的(dí)輸出脈衝數來獲(huò)得橫梁的位(wèi)移(yí)量。

二(èr).驅動係統(tǒng)
主(zhǔ)要(yào)是(shì)用於試(shì)驗機(jī)的(dí)橫梁移動(dòng)，其(qí)工作原理是由(yóu)伺服係統(tǒng)控(kòng)製電機，電機(jī)經過(guò)減速(sù)箱等(děng)一係(xì)列傳動機構(gòu)帶(dài)動(dòng)絲杆轉動(dòng)，從(cóng)而達到(dào)控製橫(héng)梁(liáng)移動(dòng)的目的(dí)。通過(guò)改變電機的轉速(sù)，可(kě)以(yǐ)改變(biàn)橫(héng)梁的移動(dòng)速(sù)度。

三(sān).控製係(xì)統
顧名思(sī)義(yì)，就是(shì)控(kòng)製試驗機(jī)運(yùn)作的係統，人們通(tōng)過操(cāo)作(zuò)台可以控製試驗(yàn)機的運作，通過顯示(shì)屏(píng)可以(yǐ)獲知試(shì)驗機的狀態及各項(xiàng)試(shì)驗(yàn)參(cān)數，若(ruò)該機帶有(yǒu)電腦的(dí)話，也(yě)可(kě)以(yǐ)由(yóu)電(diàn)腦實現各項(xiàng)功(gōng)能(néng)並(bìng)進(jìn)行(háng)數(shù)據處理(lǐ)分析(xī)，試(shì)驗結(jié)果(guǒ)打印。試驗機同(tóng)電腦之間(jiān)的通信(xìn)一般(bān)都是使用(yòng)RS232串(chuàn)行通(tōng)信(xìn)方式(shì)，它通過(guò)計(jì)算(suàn)機(jī)背(bèi)後(hòu)的串(chuàn)口(kǒu)（COM號）進行(háng)通信，此技(jì)術比(bǐ)較(jiào)成熟，可靠(kào)，使用(yòng)方(fāng)便(biàn)。

四(sì).電腦
用(yòng)來(lái)采(cǎi)集和(hé)分析數(shù)據，進(jìn)入試(shì)驗(yàn)界麵(miàn)後，電(diàn)腦(nǎo)會(huì)不斷(duàn)采集(jí)各(gè)樣試(shì)驗數據，實(shí)時畫出試驗曲綫，自動求(qiú)出(chū)各試驗參(cān)數(shù)及輸(shū)出(chū)報表。