在實(shí)際工作中，我們發(fā)現(xiàn)有很多朋友通過各種渠道引進(jìn)購買了進(jìn)口的電子拉力機(jī)，由于引進(jìn)渠道的問題，有相當(dāng)多一部分朋友得到進(jìn)口的設(shè)備時(shí)，只有產(chǎn)品說明書，沒有電子拉力機(jī)線路圖。由于缺乏相關(guān)的技術(shù)資料給進(jìn)口的電子拉力機(jī)的日常使用，檢修，調(diào)試，改造帶來了諸多麻煩。

首先，我們要端正觀念，有的朋友總是認(rèn)為進(jìn)口的設(shè)備都是高技術(shù)產(chǎn)品，一看到進(jìn)口的設(shè)備心里就發(fā)怵，再加上進(jìn)口的拉力機(jī)一般價(jià)格都很貴，有的朋友甚至摸都不敢摸，生怕弄壞了。其實(shí)大可不必，在這里我們就以一個(gè)改造實(shí)例為引子來說明進(jìn)口電子拉力機(jī)的改造也沒有什么大不了的，只要充分發(fā)揮我們所掌握的相關(guān)知識(shí)，我們是能按照我們自己的想法和意圖來改造它的。這這個(gè)實(shí)例中我們要給一臺(tái)美國進(jìn)口的電子拉力機(jī)在保留原系統(tǒng)的同時(shí)，再增加兩個(gè)負(fù)荷傳感器，一個(gè)50牛的，一個(gè)30牛的，同時(shí)再將拉力機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)做相應(yīng)改造。

原進(jìn)口拉力機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：

圖1 原進(jìn)口拉力機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

它主要由主體框架，移動(dòng)橫梁和固定棟梁組成，其中移動(dòng)橫梁是通過反齒隙游移螺母由雙螺旋絲杠驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)拉力的的試驗(yàn)。

現(xiàn)在，較先進(jìn)的電子拉力機(jī)測(cè)力系統(tǒng)均由應(yīng)變片式負(fù)荷傳感器及集成電路側(cè)量系統(tǒng)組成。類比國內(nèi)外幾種不同型號(hào)產(chǎn)品的應(yīng)變片式負(fù)荷傳感器測(cè)力系統(tǒng)，如：國產(chǎn)CSS-163型，500N小負(fù)荷電子拉力機(jī)，DL-l00B、DL-1000B電子拉力機(jī)，進(jìn)口INSTRON1196和INSTRON1122型萬能拉力機(jī)，以及美國MTS拉力機(jī)等測(cè)力系統(tǒng)，并結(jié)合該拉力機(jī)的實(shí)物及其功能，分析繪出改造方案圖如圖2所示。

圖2改造方案圖

作拉力試驗(yàn)或其它試驗(yàn)時(shí)，由于負(fù)菏傳感器與試樣在同一軸線上，試樣所受的力與負(fù)荷傳感器受力相同。這樣，使貼在傳感器彈性體上的電阻應(yīng)變片所組成的電橋失去平衡。電橋則產(chǎn)生一個(gè)小電壓信號(hào)輸出。該電壓在一定范圍內(nèi)與作用力的大小呈線性正比例。負(fù)荷傳感器輸出的小信號(hào)經(jīng)過交流放大以后，由解調(diào)器和低通濾波器輸出0~±10V的直流電壓信號(hào)，分別給數(shù)顯和X-Y記錄儀或者接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集輸人端。實(shí)現(xiàn)各種材料的力學(xué)性能試驗(yàn)。

從電子拉力機(jī)的測(cè)量原理可知，將該拉力機(jī)改造成為多傳感器，多量程的，方便切換的拉力機(jī)，首先要更換高精度負(fù)荷傳感器，如5ON，靈敏度：-2.00556MV/V，非直線度0.013%F.S，不重復(fù)度為：0.012%F.S的負(fù)荷傳感器，必須對(duì)測(cè)量系統(tǒng)做相應(yīng)的改造。為此，將A2放大器改造成為如圖3所示“滿負(fù)荷刻度量程選擇器”，解決測(cè)量系統(tǒng)與負(fù)荷傳感器的匹配問題。

圖3

依據(jù)該試臉機(jī)A2放大器的實(shí)物，在查閱了大量有關(guān)資料后，分析得出：凡放大器由兩部分組成，第一級(jí)是帶有濾波器的增益可調(diào)節(jié)的同相集成運(yùn)算放大器(見圖5)。據(jù)實(shí)際元件標(biāo)稱值可以推算出：濾波器的揩振調(diào)整范圍是：f=338.SHZ~∞。由于測(cè)量系統(tǒng)的工作頻率為：375Hz,那么，當(dāng)f=375Hz時(shí)，可計(jì)算出：可調(diào)電位器固定值應(yīng)為：W=90.35kΩ。

計(jì)算過程如下：

當(dāng)電位器W1=100 kΩ時(shí)：

振蕩頻率：f=1/2πW1 C1=1/2π×100 kΩ×4700×10-12=338.8Hz

當(dāng)f=375Hz時(shí)：

W1=1/2πfC1=1/2π375×4700×10-12=90.35(kΩ)

如圖4及圖5所示，由W1=90.35 kΩ，可以計(jì)算出第一級(jí)放大器的閉環(huán)增益AV1。

圖4

AV1=1+R1/ R2=1+ W1/ R1+ W2=1+90.35K/20K+1K=5(倍)

第二級(jí)放大器是，當(dāng)量程轉(zhuǎn)換開關(guān)在50%、20%和10%時(shí)，由同一放大器構(gòu)成的可調(diào)增益的同相放大器。其各衰減擋的電壓增益分別計(jì)算如下：

50%衰減擋：AV2=1+R2/ R3+ W3=2(倍)

20%衰減擋：AV2=1+R4/ R5+ W4=5(倍)

10%衰減擋：AV2=1+R6/ R7+ W5=10(倍)

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，我們?cè)O(shè)計(jì)出了當(dāng)采用50N負(fù)荷傳感器時(shí)的“滿刻度量程選擇器”電路(如圖5所示)。

圖5

由于50N負(fù)荷傳感器的靈敏度高于原1000磅力的傳感器。據(jù)公式：

AV2=1+W1/W2+ R1

在實(shí)際調(diào)校過程中，可以采取增加W2或R1和減小W1來實(shí)現(xiàn)AV1的減小。當(dāng)然就實(shí)現(xiàn)了“滿刻度量程選擇器”與負(fù)荷傳感器的匹配。

根據(jù)以上思路設(shè)計(jì)制作的與50N和30N負(fù)荷傳感器相匹配的“滿刻度量程選擇器”。按照電子式拉力機(jī)JJG475-86國家檢定規(guī)程由專業(yè)計(jì)量員對(duì)未改造和已改造好的測(cè)力系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和校正，其結(jié)果符合要求。并經(jīng)過半年的使用，復(fù)校合格。實(shí)踐證明：只要我們勤于思考，勇于實(shí)踐，進(jìn)口拉力機(jī)的改造并不是高不可攀的。

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