電子萬能試驗(yàn)機(jī)力值測量數(shù)據(jù)
通過測力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測量,最常用的測力傳感器是應(yīng)變片式傳感器。
所謂應(yīng)變片式傳感器,就是由應(yīng)變片、彈性元件和某些附件(補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線插座、加載件組成),能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國內(nèi)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(xué)上得知,在小變形條件下,一個(gè)彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)變?chǔ)排c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(dāng)傳感器受到拉力P的作用時(shí),由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片,因?yàn)閺椥栽膽?yīng)變與外力P的大小成正比例,故此將應(yīng)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(duì)于傳感器,一般采用差動(dòng)全橋測量,即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路,R1、R2、R3、R4,實(shí)際為阻值相等的4片(或8片)應(yīng)變片,即R1=R2=R3=R4,當(dāng)傳感器受到外力(拉力或壓力)作用時(shí),傳感器彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變而使各電阻值發(fā)生變化,其變化值分別為△R1、△R2、△R3、△R4,結(jié)果原來平衡的電橋,現(xiàn)不平衡了,橋路就有電壓輸出。
簡單來說,外力P引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形,導(dǎo)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(hào)都是非常微弱的,通常只有幾個(gè)mV,如果我們直接對(duì)此信號(hào)進(jìn)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(hào)放大,放大后的信號(hào)電壓可達(dá)10V,此時(shí)的信號(hào)為模擬信號(hào),這個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,至此,力的測量告一段落。