電子拉力試驗機的工作原理

電子拉力試驗機是現(xiàn)代

電子技術與機械傳動技術相結合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機電各自特長而

構成的大型精密測試儀器，可對各種材料進行拉伸、壓縮、彎曲等多項

性能試驗，且有測量范圍寬、精度高、響應快等特點。工作可靠，效率

高，可對試驗數(shù)據(jù)進行實時顯示記錄、打印。
電子式拉力試驗機是由測量系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及電腦等結構

組成。

一.測量系統(tǒng)
1． 力值的測量
通過測力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實現(xiàn)測量，zui常用的測力傳

感器是應變片式傳感器。
所謂應變片式傳感器，就是由應變片、彈性元件和某些附件（補償元件

、防護罩、接線插座、加載件組成），能將某種機械量變成電量輸出的

器件。
應變片式的拉、壓力傳感器國內外種類繁多，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。
從材料力學上得知，在小變形條件下，一個彈性元件某一點的應變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

，當傳感器受到拉力P的作用時，由于彈性元件表面粘貼有應變片，因

為彈性元件的應變與外力P的大小成正比例，故此將應變片接入測量電

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，即將所粘貼的應變片組成橋路，

R1、R2、R3、R4，實際為阻值相等的4片（或8片）應變片，即

R1=R2=R3=R4，當傳感器受到外力（拉力或壓力）作用時，傳感器彈性

元件產(chǎn)生應變而使各電阻值發(fā)生變化，其變化值分別為△R1△、R2、△

R3、△R4，結果原來平衡的電橋，現(xiàn)在不平衡了，橋路就有電壓輸出，

設△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引起傳感器內應變片的變形，導致電橋的不平衡，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

10V，此時的信號為模擬信號，這個模擬信號經(jīng)過多路開關和A/D轉換芯

片轉變?yōu)閿?shù)字信號，然后進行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測量告一段落。

，實時畫出試驗曲線，自動求出各試驗參數(shù)及輸出報表。