萬(wàn)能試驗機的發(fā)展及變形測量種類(lèi)選型 
萬(wàn)能材料試驗機的發(fā)展及種類(lèi)選型
一、萬(wàn)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(zhù)各行各業(yè)對試驗機產(chǎn)品需求的增長(cháng)，隨著(zhù)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(zhù)幾百種規格、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(lèi)產(chǎn)品： 
1.金屬材料試驗機；(應用領(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(包括現場(chǎng)平衡儀，主要用于測量水平)；　　
6.振動(dòng)臺(包括沖擊臺與碰撞試驗臺)；　　
7.無(wú)損檢測儀器(磁粉探傷機、X射線(xiàn)探傷機、γ射線(xiàn)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)的試驗儀器與設備。
萬(wàn)能試驗機變形測量是指通過(guò)試驗機測量材料位移，變形的測量系統。 變形測量系統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(lái)。 
變形測量概述：
    試驗機變形測量是指通過(guò)試驗機測量材料位移，變形的測量系統。
    變形測量系統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(lái)。
    現在大多數變形單元采用單芯片24位超低噪聲模數轉換器，此芯片集信號放大，A/D轉換于一身。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(diǎn)，因此本系統具有精度高，穩定性能好，線(xiàn)性誤差小，抗干擾能力強等特點(diǎn)。合理的設計，良好的工藝布局使放大器穩定性極好。它與放大器相聯(lián)的單片計算機單元，作為主機的心臟，負責整機的放大器量程變換、數據采集、數據傳輸、試驗方式選擇及液晶顯示，直讀的數字量化，同時(shí)可以把這些數據通過(guò)RS232口輸出，通過(guò)RS232口也可以接受其它設備的指令。由于采用單片計算機控制，本單元具有自動(dòng)調零的功能，調零時(shí)，只需在主界面按清零鍵即可全程自動(dòng)清零，清零時(shí)間極短。

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

    測量范圍--試驗機通過(guò)測量系統所能夠測量到的材料或構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(shí)際數值之差，稱(chēng)為試驗機測量系統的示值誤差。示值誤差是不可避免的，其大小在特定的范圍內或者標準規定范圍。
    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(gè)標志，試驗機測量系統靈敏度越精細，則測量結果精度越高。
    試驗機變形測量的分辨率是指試驗機光電編碼器測量數據的可測量的最小精度。分辨率越大，測量結果越精確。

變形測量工作原理：
    應變式引伸計是由彈性元件和粘貼在它上的應變片組成的，當引伸計移動(dòng)臂受力時(shí)，引起彈性體變形并使粘貼在它上面的應變片電阻值發(fā)生變化，原來(lái)平衡的電橋失去平衡輸出一個(gè)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(gè)工作由完全由A/D轉換器放大和轉換，然后送到單片計算機進(jìn)行處理，以直讀的方式進(jìn)行顯示，同時(shí)通過(guò)RS232傳輸到計算機，進(jìn)行數據處理。
    試驗機的變形測量是試驗機測控系統比較重要的組成部分，是試驗機關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節。選用可靠性高，穩定性強的變形測量?jì)x器是值得用戶(hù)考慮的因素之一。 

二、萬(wàn)能試驗機選型
一般企業(yè)購買(mǎi)電子萬(wàn)能材料試驗機是用來(lái)做拉伸、壓縮、彎曲、摩擦、剝離/撕裂等實(shí)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(wàn)能材料試驗機,在50KN以上是選用落地式電子萬(wàn)能材料試驗機.
2.試驗機的試驗速度和高度選擇:根據所要測的產(chǎn)品的性能，大致確定試驗機的試驗速度，(最好是購買(mǎi)可以設定速度的試驗機型)。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(huì )要求高一點(diǎn).具體情況需要按照實(shí)驗要求來(lái)定。
3.載荷傳感器的選擇:根據自己所做實(shí)驗的要求選擇合適的傳感器，傳感器選擇的原則是所做實(shí)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%以下的精確度不穩定，測量出來(lái)的數據不準確。
4.試驗機柔度的選擇:任何機械系統受力后都會(huì )發(fā)生變形，不管是多么輕微的變形，這種變形被稱(chēng)為柔度。并且可以在試驗結果中導致嚴重的誤差。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(shí)，應選擇橫梁、載荷傳感器和夾具的剛度比較高的試驗機，以保證實(shí)驗結果的正確性。
5.夾具的選擇:夾具的選擇應該遵循：試樣不會(huì )滑動(dòng)、不會(huì )造成夾片斷裂，并且確保所施力的軸對稱(chēng)性的原則。有些情況下，夾持要求非常特別，會(huì )需特別設計的夾具或工裝來(lái)滿(mǎn)足特殊的試驗標準。
三、試驗機使用過(guò)程中的問(wèn)題和解決辦法
1、試驗機失速或者不動(dòng)
①電機尾部的光電開(kāi)關(guān)在長(cháng)時(shí)間運行后，一側的接受部位被磨損
解決辦法：更換光電開(kāi)關(guān)
②軟件參數設定出現問(wèn)題
解決辦法：重新設定軟件的參數
2、試驗機力值零點(diǎn)波動(dòng)(零點(diǎn)漂移)
試驗機在使用幾年后，力值零點(diǎn)一般會(huì )出現上下波動(dòng)
①油路堵塞(一般是在靜止不動(dòng)時(shí)，出現零點(diǎn)波動(dòng))        
解決辦法：重新更換油，清洗油路
②機器所用電壓不穩定
解決辦法：使用穩壓器調整電壓
③傳感器有碰撞損傷過(guò)
解決辦法：
a、重新更換傳感器
b、對試驗機進(jìn)行重新設置。
3、試驗機測量結果產(chǎn)生誤差
電子萬(wàn)能試驗機
①主機部分
主機部分安裝不水平，將會(huì )使工作活塞和工作油缸壁產(chǎn)生摩擦力，從而產(chǎn)生誤差。一般表現為正差，并且隨著(zhù)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(huì )使擺軸軸承之間產(chǎn)生摩擦力，一般變現為負差。
以上兩種誤差對小負荷測量的影響比較大，對大負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(gè)方向找平。
b、對測力計在擺桿正面調整測力計前后水平，將擺桿邊緣與內側刻線(xiàn)對齊固定，用水平尺靠在擺桿側面調整機體左右水平。
液壓萬(wàn)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(lái)自于油缸內部，油缸內部有雜物或油的粘度過(guò)大，都會(huì )產(chǎn)生摩擦力，影響測量結果。
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(guò)大，指示裝置上的從動(dòng)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(guò)緊，測力活塞皮帶磨損斷裂等。
解決辦法：a、對油缸內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(dòng)針摩擦力過(guò)大，齒輪齒桿過(guò)臟，可用汽油清洗并調整壓緊螺絲及齒桿上限位片，更換測力活塞上的皮帶
四、萬(wàn)能試驗機的工作原理
萬(wàn)能試驗機是現代電子技術(shù)與機械傳動(dòng)技術(shù)相結合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機電各自特長(cháng)而構成的大型精密測試儀器，可對各種材料進(jìn)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(diǎn)。工作可靠，效率高，可對試驗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、打印。
萬(wàn)能試驗機是由測量系統、驅動(dòng)系統、控制系統、及電腦等結構組成。
1、測量系統
1)力值測量
通過(guò)測力傳感器、放大器和數據處理系統來(lái)實(shí)現測量。最常用的測力傳感器是應變片式傳感器，當外力作用在傳感器上時(shí)，引起傳感器輸出電壓的變化，而傳感器輸出的電壓通過(guò)放大器和數據處理系統。將電信號轉化成數值，即所施加力的大小
2)變形的測量
通過(guò)變形測量裝置來(lái)測量，它是用來(lái)測量試樣在試驗過(guò)程中產(chǎn)生的形變。
該裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過(guò)一系列傳動(dòng)機構與裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當兩夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí)，帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉，光電編碼器就會(huì )有脈沖信號輸出。再由單片機對此信號進(jìn)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(guò)測量光電編碼器的輸出脈沖數來(lái)獲得橫梁的位移量。
2、驅動(dòng)系統
主要是用于試驗機的橫梁移動(dòng)，其工作原理是由伺服系統控制電機，電機經(jīng)過(guò)減速箱等一系列傳動(dòng)機構帶動(dòng)絲桿轉動(dòng)，從而達到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過(guò)改變電機的轉速，可以改變橫梁的移動(dòng)速度。 
3、控制系統
顧名思義，就是控制試驗機運作的系統，人們通過(guò)操作臺可以控制試驗機的運作，通過(guò)顯示屏可以獲知試驗機的狀態(tài)及各項試驗參數，若該機帶有電腦的話(huà)，也可以由電腦實(shí)現各項功能并進(jìn)行數據處理分析、試驗結果打印。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(guò)計算機背后的串口(COM號)進(jìn)行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。 
4、電腦
用來(lái)采集和分析數據，進(jìn)入試驗界面后，電腦會(huì )不斷采集各樣試驗數據，實(shí)時(shí)畫(huà)出試驗曲線(xiàn)，自動(dòng)求出各試驗參數及輸出報表。 
我根據自己的工作經(jīng)驗和搜集的一些資料，總結了萬(wàn)能試驗機的一些知識，請大家幫忙看看，還有什么地方需要改進(jìn)的。