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拉力机测量放大结构

点击次数:581次  发布时间:2017-03-21

  1.拉力机杠杆放大

    1)复杠杆

    无论是直杠杆测量结构,还是第I类杠杆测量或者第2类杠杆测量结构,均可以在其基础上增加一至二根直杠杆作用,扩大测量上限。

    2)支点可变的直(或复)杠杆

    除了增加杠杆数量可以改变测量系统的量程范围外,还可以通过改变杠杆支点的方式改变试验机的测量范围。

    3)多支点测力杠杆

    通过增加支点改变杠杵臂比的简单结构形式,英国AVREY公司生产的500kN 的卧式缆绳拉力试验机就是采用小摆锤变支点的卧式拉力试验机。

    4)杠杆的换询功能

    杠杆除了可以作为力值或者力矩的放大器,还可以转换力的方向,只不过作用在杠杆上的力值方向近似互呈直角关系。其使用特性与直杠杆相同。 

    2.拉力机液压放大

    当直接利用力的动力效应测量力值时,其作用形式和范围相当有限,即使借助于仅有的直杠杆及第二、第三类曲杠杆作为放大器构成完整的测量结构,其力值测量上限体现在试验机产品上,我们生产的规格为3000KN的微电脑式压力试验机。

    因此,试验机规格要扩大,其力值或者力矩测量结构必须根据要求结合不同形式的放大器进行设计。通过测力破码与杠杆、液压放大器的组合作用,可以大大丰富和改观试验机的测量结构,大扩展测量量程,大幅提高测量上限。常见液压放大结构形式如下。

    1) 一套工作油缸

    摆锤式液压试验机和液压压力试验机均采用这种液压放大结构,该机构并不能直接测量试样上试验力,仅是通过此液压放大结构以较小的可测量的力值去平衡远远大得多的试验力。

    根据帕斯卡原理,当两个油缸通过油管联通后,就形成了符合帕斯卡原理的联通器。

    2)两套工作油缸

    此液压放大结构与采用1套工作油缸的液压系统在原理上并没有什么两样。只是为了扩大量程,多增加了1个有效面积更大点的工作油缸。

    3.拉力机电子放大

    当试验机的测量结构采用输出模拟信号的传感器进行测量时,必须配置相应的传感器电子放大器。电子放大的作用是将传感器微弱的电信号放大到足够的强度,然后进行A/D (模/数)转换并送计算机进行处理。 

    试验机常用的输出模拟信号的传感器主要有:负荷传感器、扭矩传感器、引伸计、扭转计等。另外,试验机变形测量装置上也常见非接触式的电感位移传感器。因此,不同原理和结构形式的传感器配置的放大器也是的各不相同的。

    1)信号前置放大器原理

    为了方便介绍,负荷传感器输出信号的灵敏度一般在2mV/V,如果电源的激励电压为10V,其输出信号的满度值只有20mV,那么需要至少不低于100的倍率的前置放大器将其放大,其输出进人二级放大器,即分挡放大器。

    2)分挡放大器原理

    由于受到A/D转换元件当时只有10~12位的限制,试验机能够显示的数码在1024 - 4096 之间。假设I级压力试验机采用该传感器及放大器进行力值检测,在保证示值相对分辨力不大于 0.5%且其他因素可以忽略不计的情况下,试验机的测量下限也只能达到满量程的20%~5%。 为了满足用户对宽测量范围方面的要求,试验机设计人员只能通过增加不同倍率的信号放大器数量来扩展试验机的测量范围。

    一般地,参照试验机标准的分档规则,信号放大器可扩展至五档量程。按照1/1、1/2、1/5、1/10、1/20分档,1/20 档是小测量量程。

    3)选用高位A/D转换器件

    随着时代的进程,高性能电子放大元件和高达24位的A/D转换器件得到普及。传感器测量仪器的质量和性能都提高到一个新的挡次。这期间,试验机厂家开发的测量20mV左右电压信号的仪表已经能够使用到10数码至30数码。配合相应的传感器,同样I级试验机的测量下限可以向下延伸至满量程的0.2%。这段时期研究的电子放大器已经不使用精密电阻来调整传感器信号的增益和零点,而是将标定系数存储在内部芯片中,因此能够保证放大器性能稳定可靠,不受外界因素干扰。

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