影响拉力试验机性能和精度的因素

拉力试验机是现代电子技术与机械传动技术相结合的大型精密试验仪器，充分发挥机电一体化的特点，具有测量范围宽、精度高、响应快等特点。拉力试验机工作可靠、有效，可实时显示、记录和打印试验数据。它由测量系统、驱动系统、控制系统和计算机结构组成。

力值的测量

力是通过称重传感器、放大器和数据处理系统来测量的。常用的称重传感器是应变式传感器。

应变片传感器是由应变片、弹性元件和一定的附件（补偿元件、屏蔽罩、接线座、加载件）组成的装置，可以将一定的机械量转化为电输出。应变式传感器的种类很多，主要有桶形力传感器、辐条力传感器、S型双连孔式传感器、横梁式传感器等类型。

从材料力学可知，弹性元件某一点的应变Ɛ与施加在弹性元件上的力成正比，与弹性元件在小变形条件下的变形量成正比。例如，当传感器受到拉力 P 时，应变片附着在弹性元件的表面，因为弹性元件上的应变与外力 P 的大小成正比，因此，应变片是连接到测量电路，可以测量输出电压以确定受力。

对于力传感器，一般采用差分全桥测量，其中连接应变片形成桥式电路。简单来说，外力P引起换能器中应变片的变形，产生不平衡电桥，从而引起换能器输出电压的变化。

一般情况下，传感器的输出信号很微弱，一般只有几毫伏，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，这个微弱的信号需要通过放大器进行放大，该放大器将信号电压放大到 10V。此时信号为模拟信号，该模拟信号通过多路开关和A/D转换芯片转换为数字信号，然后进行数据处理，至此测力结束.

传感器的好坏决定了拉力机的精度和稳定性，目前市场上带传感器的拉力机，力值小的一般用S型传感器，力值大的一般用辐条式传感器。内部传感器一般为电阻应变片式，如果应变片精度不高或固定应变片胶的耐老化能力差，或传感器材质不好，都会影响传感器的精度和使用寿命. TESTEX拉力测试仪采用熟识传感器，精度高，线性好，非常稳定，几十年都不会变化。

变形和横梁位移测量

这是通过变形测量装置测量的，该装置用于在测试期间测量试样的变形。

该设备有两个夹头，它们通过一系列驱动器连接到安装在测量设备顶部的光学编码器。当两个支架之间的距离发生变化时，光电编码器的轴转动，光电编码器输出一个脉冲信号。该信号然后由微控制器处理，以给出试样的变形量。

横梁位移的测量原理与变形测量的原理大致相同，都是通过测量光电编码器输出的脉冲数，得到横梁的位移。

传动主要由丝杠完成，如果丝杠有间隙，拉力试验将直接影响断裂后的最大试验变形和伸长率。目前市面上的一些拉力试验机是用T型普通螺丝，这样间隙比较大，摩擦比较大，导致寿命短。TESTEX拉力试验机所使用的丝杠为高精度无背隙滚珠丝杠，表面淬火硬度高，使用寿命可达数十年，并保证同样的精度。

拉力试验机驱动系统

该驱动系统主要用于材料试验机横梁的运动。其工作原理是通过伺服系统控制电机，电机通过减速箱等一系列传动机构带动丝杆转动，从而控制横梁的运动。通过改变电机的速度，可以改变横梁的移动速度。

目前市场上部分拉力试验机采用普通三相电机或变频电机，此类电机采用模拟信号控制，控制响应慢，定位不准确，一般调速范围窄，有高速无低速或低速无速度快，速度控制不准确。TEXTEX拉力机所用电机为全数字交流伺服电机，控制方式采用全数字脉冲控制，速度范围宽，可达0.01-1000mm/min，控制定位准确，响应速度快，电机能保证全量程调速准确，使用寿命长，可达数十年。

拉力试验机控制系统

顾名思义，就是控制材料试验机电脑伺服系统运行的系统，人们可以通过控制台控制试验机的运行，通过控制台了解试验机的状态和试验参数。展示。如果机器配上电脑，还可以实现各种功能，进行数据处理分析，打印测试结果。测试仪与电脑的通讯一般采用RS232串口通讯的形式，通过电脑背面的串口（COM号）进行，是一种成熟、可靠、易于使用的技术。

目前市场上大多数拉力测试仪的测控系统采用8位单片机控制，采样率低，抗干扰能力差，另外如果AD转换器的位数也分辨率低，那么测量将不准确。