影響拉力試驗機性能和精度的因素

更新時間：2024-06-11

瀏覽次數：494

拉力試驗機是現代電子技術與機械傳動技術相結合的大型精密試驗儀器，充分發揮機電一體化的特點，具有測量范圍寬、精度高、響應快等特點。拉力試驗機工作可靠、有效，可實時顯示、記錄和打印試驗數據。它由測量系統、驅動系統、控制系統和計算機結構組成。

力值的測量

力是通過稱重傳感器、放大器和數據處理系統來測量的。常用的稱重傳感器是應變式傳感器。

應變片傳感器是由應變片、彈性元件和一定的附件（補償元件、屏蔽罩、接線座、加載件）組成的裝置，可以將一定的機械量轉化為電輸出。應變式傳感器的種類很多，主要有桶形力傳感器、輻條力傳感器、S型雙連孔式傳感器、橫梁式傳感器等類型。

從材料力學可知，彈性元件某一點的應變?與施加在彈性元件上的力成正比，與彈性元件在小變形條件下的變形量成正比。例如，當傳感器受到拉力 P 時，應變片附著在彈性元件的表面，因為彈性元件上的應變與外力 P 的大小成正比，因此，應變片是連接到測量電路，可以測量輸出電壓以確定受力。

對于力傳感器，一般采用差分全橋測量，其中連接應變片形成橋式電路。簡單來說，外力P引起換能器中應變片的變形，產生不平衡電橋，從而引起換能器輸出電壓的變化。

一般情況下，傳感器的輸出信號很微弱，一般只有幾毫伏，如果直接測量這個信號，難度很大，不能滿足高精度測量的要求。因此，這個微弱的信號需要通過放大器進行放大，該放大器將信號電壓放大到 10V。此時信號為模擬信號，該模擬信號通過多路開關和A/D轉換芯片轉換為數字信號，然后進行數據處理，至此測力結束.

傳感器的好壞決定了拉力機的精度和穩定性，目前市場上帶傳感器的拉力機，力值小的一般用S型傳感器，力值大的一般用輻條式傳感器。內部傳感器一般為電阻應變片式，如果應變片精度不高或固定應變片膠的耐老化能力差，或傳感器材質不好，都會影響傳感器的精度和使用壽命. TESTEX拉力測試儀采用熟識傳感器，精度高，線性好，非常穩定，幾十年都不會變化。

變形和橫梁位移測量

這是通過變形測量裝置測量的，該裝置用于在測試期間測量試樣的變形。

該設備有兩個夾頭，它們通過一系列驅動器連接到安裝在測量設備頂部的光學編碼器。當兩個支架之間的距離發生變化時，光電編碼器的軸轉動，光電編碼器輸出一個脈沖信號。該信號然后由微控制器處理，以給出試樣的變形量。

橫梁位移的測量原理與變形測量的原理大致相同，都是通過測量光電編碼器輸出的脈沖數，得到橫梁的位移。

傳動主要由絲杠完成，如果絲杠有間隙，拉力試驗將直接影響斷裂后的最大試驗變形和伸長率。目前市面上的一些拉力試驗機是用T型普通螺絲，這樣間隙比較大，摩擦比較大，導致壽命短。TESTEX拉力試驗機所使用的絲杠為高精度無背隙滾珠絲杠，表面淬火硬度高，使用壽命可達數十年，并保證同樣的精度。

拉力試驗機驅動系統

該驅動系統主要用于材料試驗機橫梁的運動。其工作原理是通過伺服系統控制電機，電機通過減速箱等一系列傳動機構帶動絲桿轉動，從而控制橫梁的運動。通過改變電機的速度，可以改變橫梁的移動速度。

目前市場上部分拉力試驗機采用普通三相電機或變頻電機，此類電機采用模擬信號控制，控制響應慢，定位不準確，一般調速范圍窄，有高速無低速或低速無速度快，速度控制不準確。TEXTEX拉力機所用電機為全數字交流伺服電機，控制方式采用全數字脈沖控制，速度范圍寬，可達0.01-1000mm/min，控制定位準確，響應速度快，電機能保證全量程調速準確，使用壽命長，可達數十年。

拉力試驗機控制系統

顧名思義，就是控制材料試驗機電腦伺服系統運行的系統，人們可以通過控制臺控制試驗機的運行，通過控制臺了解試驗機的狀態和試驗參數。展示。如果機器配上電腦，還可以實現各種功能，進行數據處理分析，打印測試結果。測試儀與電腦的通訊一般采用RS232串口通訊的形式，通過電腦背面的串口（COM號）進行，是一種成熟、可靠、易于使用的技術。

目前市場上大多數拉力測試儀的測控系統采用8位單片機控制，采樣率低，抗干擾能力差，另外如果AD轉換器的位數也分辨率低，那么測量將不準確。