万能材料试验机技术改造问题探讨

　　1　技术改造总体方案的确定

　　1.1　2种测试系统技改方案的比较

　　20世纪80年代后期,利用微机对老式万能材料试验机测试系统进行技术改造,国内就有人开始从事这方面研究工作。其技术改造方案主要有2种:一种是传感器加单片机的改造方案[1,2],另一种是传感器加通用微机的改造方案[3,4]。通过比较认为第1种方案投资少,但由于单片机在性能上的限制,硬件配置和软件开发难度较大,需要应用较多的计算机方面的专业知识,非计算机方面的专业人员难以完成。

　　第2种方案则相反,主要投资部分的通用微机,随着计算机价格的下降,可采用二手电脑替代,大大节约投资。

　　1.2　技改方案组成、原理及特点

　　(1)测试系统组成。该系统主要有压力传感器、位移传感器、引伸计、通用数据采集器和通用微机组成,如图1所示。

　　(2)工作原理。压力传感器安装于材料试验机的液压油缸进油口,测量油压p,获得力信号,位移传感器安装在试验机上用来测量试验机活动架的位移,即拉伸试验全过程的位移,引伸计在试验时夹在试件上,可准确测量试件的变形。通用数据采集器实现信号的采集、放大及A/D转换,通用微机实现数据的处理、控　制和输出试验结果。

　　(3)系统特点。实践表明,由于采用其它实验室淘汰下来的旧微机,整个系统的建造投资不到1万元。系统采用了通用数据采集器和微机,可采用高级语言开发应用软件,如VB6.0、C和VC++6.0等。针对材料试验机主要用于学生试验,采用VB6.0开发了适合学生试验的应用软件。由于安装了位移传感器,系统可绘制整个试验过程的p-ΔL曲线,如图2所示。

　　2　抗干扰问题

　　2.1　干扰信号的特点

　　微机测控系统的抗干扰问题是微机测控系统设计和安装调试过程中的重要课题,万能材料试验机虽安放在实验室,同样存在电网波动、电磁辐射、多点接地造成的电位差及来源于测试系统内部电子线路的随机噪声等干扰。干扰信号的来源十分复杂,其特点是干扰信号的幅值大于有用信号(如压力传感器的输出信号为0～30 mV),必须采取抗干扰措施[5]。

　　2.2　硬件措施

　　采取信号线屏蔽、多路独立电源供电及输入信号差分输入等措施,取得了一定的效果,如图2a所示。显然,还不能满足试验要求。必须指出,由于位移传感器是差动式,其等效电路的电感系数随位移而变化,采取RC低通滤波易引起谐振,达不到滤波的目的,为进一步消除干扰,必须采取软件措施。采样周期为1 ms,n= 40时的低碳钢的拉伸试验曲线,如图2b所示。