电子拉力试验机的组成及工作原理

电子拉力试验机(又称万能材料试验机)是现代电子技术与机械传动技术相结合的产物。它是一种充分利用机电一体化各自优势的大型精密测试仪器。它可以对各种材料进行拉伸、压缩、弯曲、剥离、剪切等多种性能测试，具有测量范围广、精度高、响应快的特点。工作可靠，效率高，测试数据实时显示、记录和打印。

电子拉力试验机由测量系统、驱动系统、控制系统和计算机(计算机系统拉力试验机)组成。

一、拉伸试验机测量系统

1.力值的测量

测量由力传感器、放大器和数据处理系统实现。常用的力传感器是应变式传感器。

所谓应变片传感器，是由[应变片]、弹性元件和一些附件(补偿元件、保护罩、接线插座和加载部件)组成，能把一定的机械量转化为电量输出的装置。国内外应变式张力压力传感器种类繁多，主要有圆柱力传感器、轮辐力传感器、S型双孔传感器、横梁传感器等。

从材料力学可知，在小变形条件下，弹性元件在某一点的应变与施加在弹性元件上的力成正比，也与弹性的变化成正比。以S型传感器为例。当传感器受到拉力P时，由于应变片贴在弹性元件表面，而弹性元件的应变与外力P的大小成正比，因此可以将应变片连接到测量电路上，测量其输出电压，从而测量输出的大小。

对于传感器，一般采用差动全桥测量，即附着的应变计形成一个电桥，

R1、R2、R3、R4实际上是四个(或八个)电阻值相等的应变片，即R1=R2=R3=R4。当传感器受到外力(拉力或压力)时，传感器的弹性元件产生应变，使电阻值发生变化，变化值分别为R1、R2、R3、R4。因此，起初的平衡桥现在是

e=[r1r 2/(r1r 2)2]R1/R1-R2/R2R3/R3-R4/R4)u

其中u是外部电源电桥的电压

进一步简化包括

E=[R2/4r 2](R1/R-R2/RR3/R-R4/R)U

用Ri/Ri=Ki代替上述公式

然后E=[UK/4](1-2 3-4)

简单来说就是外力P引起传感器中的应变片变形，导致电桥不平衡，从而引起传感器输出电压的变化。通过测量输出电压的变化，我们可以知道力的大小。

一般来说，传感器的输出信号很弱，通常只有几毫伏。如果直接测量这个信号，难度很大，不能满足高精度测量的要求。因此，这个微弱的信号必须经过放大器放大，放大后的信号电压可以达到10V。此时，信号是模拟信号。这个模拟信号通过多路开关和A/D转换芯片转换成数字信号，然后进行数据处理。到目前为止，力的测量已经结束。

2.变形测量

它由变形测量装置测量，用于测量测试过程中样品的变形。

装置上有两个卡盘，通过一系列传动机构与安装在测量装置顶部的光电编码器连接。当两个卡盘之间的距离变化时，带动光电编码器的轴旋转，光电编码器会输出脉冲信号。然后通过处理器对信号进行处理，就可以得到样品的形变。

3.光束位移测量

其原理与变形测量大致相同，通过测量光电编码器的输出脉冲数获得光束的位移。

二.拉伸试验机驱动系统

主要用于移动试验机的横梁。其工作原理是伺服系统控制电机，电机通过减速箱等一系列传动机构带动螺杆转动，从而达到控制横梁运动的目的。通过改变电机的速度，光束的移动速度可以

顾名思义，它是一个控制测试机器运行的系统。人们可以通过控制台控制试验机的运行，通过显示屏可以了解试验机的状态和各种试验参数。如果试验机配有计算机，计算机还可以实现各种功能，处理分析数据，打印测试结果。试验机与计算机之间的通信一般采用RS232串行通信。它通过计算机后面的串行端口(COM端口)进行通信。该技术成熟、可靠、易用。

四.电子拉力试验机的配套计算机

用于收集和处理分析数据。进入测试界面后，计算机会不断采集各种测试数据，实时绘制测试曲线(常见的力-位移曲线)，自动计算测试参数并输出报告。