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电子拉力实验机的工作原理

电子拉力实验机的工作原理

发布时间:2018⑴0⑴2 13:57    浏览量:
电子式拉力实验机(wn材料实验机)是现代电子技术与机械传动技术相结合的产物,是充分发挥了机电各自特长而构成的大型测试仪器,可对各种材料进行拉伸、紧缩、曲折、剥离、剪切等多项性能实验,且有丈量范围宽、精度高、响应快等特点。工作可靠,效率高,可对实验数据进行实时显示记录、打印。     

 

电子拉力实验机的工作原理

 

电子式拉力实验机是由丈量系统、驱动系统、控制系统及电脑(电脑系统型拉力实验机)等结构组成。      1.拉力实验机的丈量系统      1.力值的丈量      通过测力传感器、放大器和数据处理系统来实现丈量,常常使用的测力传感器是应变片式传感器。      所谓应变片式传感器,就是由【应变片】、弹性元件和某些附件(补偿元件、防护罩、接线插座、加载件组成),能将某种机械量变成电量输出的器件。应变片式的拉、压力传感器国内外种类繁多,主要有筒状力传感器、轮辐式力传感器、S双连孔型传感器、10字梁式传感器等类型。      从材料力学上得知,在小变形条件下,1个弹性元件某1点的应变ε与弹性元件所受的力成正比,也与弹性的变构成正比。以S型传感器为例,当传感器遭到拉力P的作用时,由于弹性元件表面粘贴有应变片,由于弹性元件的应变与外力P的大小成正比例,故此将应变片接入丈量电路中,即可通过测出其输出电压,从而测出力的大小。      对传感器,1般采取差动全桥丈量,行将所粘贴的应变片组成桥路,      R1、R2、R3、R4,实际为阻值相等的4片(或8片)应变片,即R1=R2=R3=R4,当传感器遭到外力(拉力或压力)作用时,传感器弹性元件产生应变而使各电阻值产生变化,其变化值分别为△R1△、R2、△R3、△R4,结果原来平衡的电桥,现在不平衡了,桥路就有电压输出,设△E      则△E=[R1R2/(R1 R2)2]△R1/R1-△R2/R2 △R3/R3-△R4/R4)U      式中U为外电源供给桥路的电压      进1步简化有      △E=[R2/4R2](△R1/R-△R2/R △R3/R-△R4/R)U      将△Ri/Ri=Kεi代上上式      则有△E=[UK/4](ε1-ε2 ε3-ε4)      简单来讲,外力P引发传感器内应变片的变形,导致电桥的不平衡,从而引发传感器输出电压的变化,我们通过丈量输出电压的变化即可以够知道力的大小了。      1般来讲,传感器的输出信号都是非常微弱的,通常只有几个mV,如果我们直接对此信号进行丈量,是非常困难的,并且不能满足高精度丈量要求。因此通过放大器将此微弱信号放大,放大后的信号电压可达10V,此时的信号为摹拟信号,这个摹拟信号经过量路开关和A/D转换芯片转变成数字信号,然落后行数据处理,至此,力的丈量告1段落。      2.形变的丈量      通过形变丈量装置来丈量,它是用来丈量试样在实验进程中产生的形变。      该装置上有两个夹头,经过1系列传动机构与装在丈量装置顶部的【光电编码器】连在1起,当两夹头间的距离产生变化时,带动光电编码器的轴旋转,光电编码器就会有脉冲信号输出。再由处理器对此信号进行处理,即可以够得出试样的变形量。      3.横梁位移的丈量      其原理同变形丈量大致相同,都是通过丈量光电编码器的输出脉冲数来取得横梁的位移量。      2.拉力实验机的驱动系统      主要是用于实验机的横梁移动,其工作原理是由伺服系统控制机电,机电经过减速箱等1系列传动机构带动丝杆转动,从而到达控制横梁移动的目的。通过改变机电的转速,可以改变横梁的移动速度。      3.拉力实验机的控制系统      顾名思义,就是控制实验机运作的系统,人们通过操作台可以控制实验机的运作,通过显示屏可以获知实验机的状态及各项实验参数,若该机带有电脑的话,也能够由电脑实现各项功能并进行数据处理分析、实验结果打印。实验机同电脑之间的通讯1般都是使用RS232串行通讯方式,它通过计算机背后的串口(COM口)进行通讯,此技术比较成熟、可靠,使用方便。      4.电脑      用来搜集和处理分析数据。进入实验界面后,电脑会不断搜集各样实验数据,实时画出实验曲线(常常使用力--位移的曲线),自动求出各实验参数及输出报表
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