萬能試驗機的發(fā)展及變形測量種類選型 
萬能材料試驗機的發(fā)展及種類選型
一、萬能材料試驗機概述
試驗機行業(yè)已有五十多年的發(fā)展史，隨著各行各業(yè)對試驗機產(chǎn)品需求的增長，隨著我國生產(chǎn)制造水平的不斷提高和測試技術(shù)的飛速發(fā)展，目前生產(chǎn)試驗機的公司和企業(yè)已遍布全國各地，生產(chǎn)著幾百種規(guī)格、型號和系列的試驗機產(chǎn)品。試驗機行業(yè)主要生產(chǎn)制造以下八類產(chǎn)品： 
1.金屬材料試驗機；(應(yīng)用領(lǐng)域：金屬的拉伸、壓縮等物理性能的測量)　　
2.非金屬材料試驗機：(應(yīng)用領(lǐng)域：塑膠、橡膠、等非金屬物件的物理性能測試)
3.力與變形測試儀器(包括：力傳感器、測力儀、位移傳感器、引伸計、加速度計等)；　
4.包裝件與工藝性能試驗機(包括：包裝件跌落試驗機、包裝件沖擊試驗機、摩擦磨損試驗機、彎折試驗機、校直機等)； 
5.平衡機(包括現(xiàn)場平衡儀，主要用于測量水平)；　　
6.振動臺(包括沖擊臺與碰撞試驗臺)；　　
7.無損檢測儀器(磁粉探傷機、X射線探傷機、γ射線探傷機、超聲探傷儀、渦流探傷儀、聲發(fā)射檢測儀等)；　　
8.試驗機功能附件和與試驗機相關(guān)的試驗儀器與設(shè)備。
萬能試驗機變形測量是指通過試驗機測量材料位移，變形的測量系統(tǒng)。 變形測量系統(tǒng)的變形放大器單元是試驗機的主要組成部分之一，它的主要功能是把傳感器產(chǎn)生的微弱信號加以放大，處理后送到數(shù)顯表或者計算機，從而把試樣所承受的變形值記錄或顯示出來。 
變形測量概述：
    試驗機變形測量是指通過試驗機測量材料位移，變形的測量系統(tǒng)。
    變形測量系統(tǒng)的變形放大器單元是試驗機的主要組成部分之一，它的主要功能是把傳感器產(chǎn)生的微弱信號加以放大，處理后送到數(shù)顯表或者計算機，從而把試樣所承受的變形值記錄或顯示出來。
    現(xiàn)在大多數(shù)變形單元采用單芯片24位超低噪聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器，此芯片集信號放大，A/D轉(zhuǎn)換于一身。由于本套變形單元具有“以單芯片為核心，外圍電路少”的特點，因此本系統(tǒng)具有精度高，穩(wěn)定性能好，線性誤差小，抗干擾能力強等特點。合理的設(shè)計，良好的工藝布局使放大器穩(wěn)定性極好。它與放大器相聯(lián)的單片計算機單元，作為主機的心臟，負(fù)責(zé)整機的放大器量程變換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、試驗方式選擇及液晶顯示，直讀的數(shù)字量化，同時可以把這些數(shù)據(jù)通過RS232口輸出，通過RS232口也可以接受其它設(shè)備的指令。由于采用單片計算機控制，本單元具有自動調(diào)零的功能，調(diào)零時，只需在主界面按清零鍵即可全程自動清零，清零時間極短。

變形測量技術(shù)參數(shù)：
    變形測量指標(biāo)參數(shù)有測量范圍，示值誤差，靈敏度，分辨率。

    測量范圍--試驗機通過測量系統(tǒng)所能夠測量到的材料或構(gòu)件的最小尺寸與最大尺寸之間的范圍。
    示值誤差--試樣變形值的記錄或顯示的測量值與被測量值的實際數(shù)值之差，稱為試驗機測量系統(tǒng)的示值誤差。示值誤差是不可避免的，其大小在特定的范圍內(nèi)或者標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍。
    試驗機變形測量靈敏度--靈敏度指示器的相對于被測量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個標(biāo)志，試驗機測量系統(tǒng)靈敏度越精細(xì)，則測量結(jié)果精度越高。
    試驗機變形測量的分辨率是指試驗機光電編碼器測量數(shù)據(jù)的可測量的最小精度。分辨率越大，測量結(jié)果越精確。

變形測量工作原理：
    應(yīng)變式引伸計是由彈性元件和粘貼在它上的應(yīng)變片組成的，當(dāng)引伸計移動臂受力時，引起彈性體變形并使粘貼在它上面的應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，原來平衡的電橋失去平衡輸出一個正比于變形的電壓信號輸出，由于引伸計輸出的電信號極其微弱，必須經(jīng)放大后才能達到要求的值，這個工作由完全由A/D轉(zhuǎn)換器放大和轉(zhuǎn)換，然后送到單片計算機進行處理，以直讀的方式進行顯示，同時通過RS232傳輸?shù)接嬎銠C，進行數(shù)據(jù)處理。
    試驗機的變形測量是試驗機測控系統(tǒng)比較重要的組成部分，是試驗機關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。選用可靠性高，穩(wěn)定性強的變形測量儀器是值得用戶考慮的因素之一。 

二、萬能試驗機選型
一般企業(yè)購買電子萬能材料試驗機是用來做拉伸、壓縮、彎曲、摩擦、剝離/撕裂等實驗。
1.機型的選擇:首先確定所需要測試的最大力值,最大力值在2KN以下,一般選用單立柱電子拉力試驗機.大于2KN到50KN一般選用雙立柱的臺式電子萬能材料試驗機,在50KN以上是選用落地式電子萬能材料試驗機.
2.試驗機的試驗速度和高度選擇:根據(jù)所要測的產(chǎn)品的性能，大致確定試驗機的試驗速度，(最好是購買可以設(shè)定速度的試驗機型)。了解試驗所需要的試驗空間.試驗要求的橫梁位移和垂直試驗空間,(一般情況，橫梁位移898mm,垂直試驗空間1067mm).如果是彈性體的試驗,橫梁位移和垂直試驗空間會要求高一點.具體情況需要按照實驗要求來定。
3.載荷傳感器的選擇:根據(jù)自己所做實驗的要求選擇合適的傳感器，傳感器選擇的原則是所做實驗的最小力值不能小于傳感器最大量程的10%，否則就需要選擇不同量程的傳感器。
注：一般情況下傳感器最大量程的10%以下的精確度不穩(wěn)定，測量出來的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
4.試驗機柔度的選擇:任何機械系統(tǒng)受力后都會發(fā)生變形，不管是多么輕微的變形，這種變形被稱為柔度。并且可以在試驗結(jié)果中導(dǎo)致嚴(yán)重的誤差。特別是在小行程要求的高載荷試驗中。所以，在試驗機選擇時，應(yīng)選擇橫梁、載荷傳感器和夾具的剛度比較高的試驗機，以保證實驗結(jié)果的正確性。
5.夾具的選擇:夾具的選擇應(yīng)該遵循：試樣不會滑動、不會造成夾片斷裂，并且確保所施力的軸對稱性的原則。有些情況下，夾持要求非常特別，會需特別設(shè)計的夾具或工裝來滿足特殊的試驗標(biāo)準(zhǔn)。
三、試驗機使用過程中的問題和解決辦法
1、試驗機失速或者不動
①電機尾部的光電開關(guān)在長時間運行后，一側(cè)的接受部位被磨損
解決辦法：更換光電開關(guān)
②軟件參數(shù)設(shè)定出現(xiàn)問題
解決辦法：重新設(shè)定軟件的參數(shù)
2、試驗機力值零點波動(零點漂移)
試驗機在使用幾年后，力值零點一般會出現(xiàn)上下波動
①油路堵塞(一般是在靜止不動時，出現(xiàn)零點波動)        
解決辦法：重新更換油，清洗油路
②機器所用電壓不穩(wěn)定
解決辦法：使用穩(wěn)壓器調(diào)整電壓
③傳感器有碰撞損傷過
解決辦法：
a、重新更換傳感器
b、對試驗機進行重新設(shè)置。
3、試驗機測量結(jié)果產(chǎn)生誤差
電子萬能試驗機
①主機部分
主機部分安裝不水平，將會使工作活塞和工作油缸壁產(chǎn)生摩擦力，從而產(chǎn)生誤差。一般表現(xiàn)為正差，并且隨著載荷的增加，產(chǎn)生的誤差逐漸較小
②測力計部分
測力計部分安裝不水平，將會使擺軸軸承之間產(chǎn)生摩擦力，一般變現(xiàn)為負(fù)差。
以上兩種誤差對小負(fù)荷測量的影響比較大，對大負(fù)荷測量的影響比較小。
解決辦法：a、首先檢查試驗機安裝是否水平，對主機用框式水平尺在工作油缸(或立柱)外圈相互垂直的兩個方向找平。
b、對測力計在擺桿正面調(diào)整測力計前后水平，將擺桿邊緣與內(nèi)側(cè)刻線對齊固定，用水平尺靠在擺桿側(cè)面調(diào)整機體左右水平。
液壓萬能試驗機
①主機部分
主機部分產(chǎn)生摩擦力除了安裝不水平外，還有可能來自于油缸內(nèi)部，油缸內(nèi)部有雜物或油的粘度過大，都會產(chǎn)生摩擦力，影響測量結(jié)果。
②測力計部分
測力計產(chǎn)生摩擦阻力的原因較多，如測力油缸與測力活塞之間有臟物，油的粘度過大，指示裝置上的從動針摩擦力大，齒輪齒桿上有油污、臟物或齒桿上限位片壓得過緊，測力活塞皮帶磨損斷裂等。
解決辦法：a、對油缸內(nèi)臟物可放油清洗并更換粘度適宜的機油
b、測力計指示裝置從動針摩擦力過大，齒輪齒桿過臟，可用汽油清洗并調(diào)整壓緊螺絲及齒桿上限位片，更換測力活塞上的皮帶
四、萬能試驗機的工作原理
萬能試驗機是現(xiàn)代電子技術(shù)與機械傳動技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機電各自特長而構(gòu)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(yīng)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。
萬能試驗機是由測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及電腦等結(jié)構(gòu)組成。
1、測量系統(tǒng)
1)力值測量
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。最常用的測力傳感器是應(yīng)變片式傳感器，當(dāng)外力作用在傳感器上時，引起傳感器輸出電壓的變化，而傳感器輸出的電壓通過放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。將電信號轉(zhuǎn)化成數(shù)值，即所施加力的大小
2)變形的測量
通過變形測量裝置來測量，它是用來測量試樣在試驗過程中產(chǎn)生的形變。
該裝置上有兩個夾頭，經(jīng)過一系列傳動機構(gòu)與裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時，帶動光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會有脈沖信號輸出。再由單片機對此信號進行處理，就可以得出試樣的變形量。
3)橫粱位移的測量
其原理同變形測量大致相同，都是通過測量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。
2、驅(qū)動系統(tǒng)
主要是用于試驗機的橫梁移動，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機，電機經(jīng)過減速箱等一系列傳動機構(gòu)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而達到控制橫梁移動的目的。通過改變電機的轉(zhuǎn)速，可以改變橫梁的移動速度。 
3、控制系統(tǒng)
顧名思義，就是控制試驗機運作的系統(tǒng)，人們通過操作臺可以控制試驗機的運作，通過顯示屏可以獲知試驗機的狀態(tài)及各項試驗參數(shù)，若該機帶有電腦的話，也可以由電腦實現(xiàn)各項功能并進行數(shù)據(jù)處理分析、試驗結(jié)果打印。試驗機同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過計算機背后的串口(COM號)進行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。 
4、電腦
用來采集和分析數(shù)據(jù)，進入試驗界面后，電腦會不斷采集各樣試驗數(shù)據(jù)，實時畫出試驗曲線，自動求出各試驗參數(shù)及輸出報表。 
我根據(jù)自己的工作經(jīng)驗和搜集的一些資料，總結(jié)了萬能試驗機的一些知識，請大家?guī)兔�看看，還有什么地方需要改進的。