影響拉力試驗(yàn)機(jī)性能和精度的因素

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)合的大型精密試驗(yàn)儀器，充分發(fā)揮機(jī)電一體化的特點(diǎn)，具有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。拉力試驗(yàn)機(jī)工作可靠、有效，可實(shí)時(shí)顯示、記錄和打印試驗(yàn)數(shù)據(jù)。它由測(cè)量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)組成。

力值的測(cè)量

力是通過(guò)稱重傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)測(cè)量的。常用的稱重傳感器是應(yīng)變式傳感器。

應(yīng)變片傳感器是由應(yīng)變片、彈性元件和一定的附件（補(bǔ)償元件、屏蔽罩、接線座、加載件）組成的裝置，可以將一定的機(jī)械量轉(zhuǎn)化為電輸出。應(yīng)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(xué)可知，彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)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(dāng)傳感器受到拉力 P 時(shí)，應(yīng)變片附著在彈性元件的表面，因?yàn)閺椥栽系膽?yīng)變與外力 P 的大小成正比，因此，應(yīng)變片是連接到測(cè)量電路，可以測(cè)量輸出電壓以確定受力。

對(duì)于力傳感器，一般采用差分全橋測(cè)量，其中連接應(yīng)變片形成橋式電路。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，外力P引起換能器中應(yīng)變片的變形，產(chǎn)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(hào)很微弱，一般只有幾毫伏，如果直接測(cè)量這個(gè)信號(hào)，難度很大，不能滿足高精度測(cè)量的要求。因此，這個(gè)微弱的信號(hào)需要通過(guò)放大器進(jìn)行放大，該放大器將信號(hào)電壓放大到 10V。此時(shí)信號(hào)為模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此測(cè)力結(jié)束.

傳感器的好壞決定了拉力機(jī)的精度和穩(wěn)定性，目前市場(chǎng)上帶傳感器的拉力機(jī)，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(nèi)部傳感器一般為電阻應(yīng)變片式，如果應(yīng)變片精度不高或固定應(yīng)變片膠的耐老化能力差，或傳感器材質(zhì)不好，都會(huì)影響傳感器的精度和使用壽命. TESTEX拉力測(cè)試儀采用熟識(shí)傳感器，精度高，線性好，非常穩(wěn)定，幾十年都不會(huì)變化。

變形和橫梁位移測(cè)量

這是通過(guò)變形測(cè)量裝置測(cè)量的，該裝置用于在測(cè)試期間測(cè)量試樣的變形。

該設(shè)備有兩個(gè)夾頭，它們通過(guò)一系列驅(qū)動(dòng)器連接到安裝在測(cè)量設(shè)備頂部的光學(xué)編碼器。當(dāng)兩個(gè)支架之間的距離發(fā)生變化時(shí)，光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，光電編碼器輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。該信號(hào)然后由微控制器處理，以給出試樣的變形量。

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

傳動(dòng)主要由絲杠完成，如果絲杠有間隙，拉力試驗(yàn)將直接影響斷裂后的最大試驗(yàn)變形和伸長(zhǎng)率。目前市面上的一些拉力試驗(yàn)機(jī)是用T型普通螺絲，這樣間隙比較大，摩擦比較大，導(dǎo)致壽命短。TESTEX拉力試驗(yàn)機(jī)所使用的絲杠為高精度無(wú)背隙滾珠絲杠，表面淬火硬度高，使用壽命可達(dá)數(shù)十年，并保證同樣的精度。

拉力試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要用于材料試驗(yàn)機(jī)橫梁的運(yùn)動(dòng)。其工作原理是通過(guò)伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)通過(guò)減速箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制橫梁的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)改變電機(jī)的速度，可以改變橫梁的移動(dòng)速度。

目前市場(chǎng)上部分拉力試驗(yàn)機(jī)采用普通三相電機(jī)或變頻電機(jī)，此類電機(jī)采用模擬信號(hào)控制，控制響應(yīng)慢，定位不準(zhǔn)確，一般調(diào)速范圍窄，有高速無(wú)低速或低速無(wú)速度快，速度控制不準(zhǔn)確。TEXTEX拉力機(jī)所用電機(jī)為全數(shù)字交流伺服電機(jī)，控制方式采用全數(shù)字脈沖控制，速度范圍寬，可達(dá)0.01-1000mm/min，控制定位準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快，電機(jī)能保證全量程調(diào)速準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)數(shù)十年。

拉力試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)

顧名思義，就是控制材料試驗(yàn)機(jī)電腦伺服系統(tǒng)運(yùn)行的系統(tǒng)，人們可以通過(guò)控制臺(tái)控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行，通過(guò)控制臺(tái)了解試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)和試驗(yàn)參數(shù)。展示。如果機(jī)器配上電腦，還可以實(shí)現(xiàn)各種功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，打印測(cè)試結(jié)果。測(cè)試儀與電腦的通訊一般采用RS232串口通訊的形式，通過(guò)電腦背面的串口（COM號(hào)）進(jìn)行，是一種成熟、可靠、易于使用的技術(shù)。

目前市場(chǎng)上大多數(shù)拉力測(cè)試儀的測(cè)控系統(tǒng)采用8位單片機(jī)控制，采樣率低，抗干擾能力差，另外如果AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)也分辨率低，那么測(cè)量將不準(zhǔn)確。