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電子拉力試驗(yàn)機(jī)的工作原理介紹
更新時間:2009-07-14   點(diǎn)擊次數(shù):1657次

    電子式拉力試驗(yàn)機(jī)技術(shù)與機(jī)械傳動技術(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)成的大型精密測試儀器,可對各種材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲等多項(xiàng)性能試驗(yàn),且有測量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。工作可靠,效率高,可對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示記錄、打印。

    電子式拉力試驗(yàn)機(jī)是由測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及電腦等結(jié)構(gòu)組成。

傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測量,常用的測力傳感器是應(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,一個彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)變ε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,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)變片接入測量電路中,即可通過測出其輸出電壓,從而測出力的大小。

    對于傳感器,一般采用差動全橋測量,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,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=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(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,傳感器的輸出信號都是非常微弱的,通常只有幾個mV,如果我們直接對此信號進(jìn)行測量,是非常困難的,并且不能滿足高精度測量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號放大,放大后的信號電壓可達(dá)10V,此時的信號為模擬信號,這個模擬信號經(jīng)過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,至此,力的測量告一段落。

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