随着对外开放改革的不断深入，不少企事业单位通过各种渠道引进了一些外国设备。 当然,大多数设备是好的,先进的, 但也有一些设备不尽如人意。比如: 某企业进口美国的一台电子拉力试验机 ，到货三四年仍不能投入使用。一是由于进口渠道复杂, 技术资料不全等原因造成无人安装调试 ; 二是由于订货人员对该设备的性能指标了解不够造成相关配套单元不齐 ,无法满足企业的使用要求。为此, 要使这台价值几万美元的进口设备投入正常使用。必须对该设备进行安装, 调试和相应的改造。
原设备只有一台1000磅力的负荷传感器和测量系统, 现要改造成为：保留原系统的同时, 增加两台50N和30N的负荷传感器,并且对测量系统要做相应的改造。本文着重谈一谈测量系统的设计与改造。对这种只有使用说明书, 无线路图等技术资料的进口设备，若要实施修理和改造, 对该机械传动单元, 测量单元、速控单元全面了解的基础上进行重点研究和分析。
该试验机的结构原理如图1所示。
图1：试验机结构原理
它主要包括, 主体框架, 移动横梁 (十字头)和固定横梁等。可移动横梁是通过反齿隙游移螺母由双螺旋丝杠驱动实现上下移动, 从而完成对试样的加荷试验。
目前, 先进的材料试验机测力系统均由应变片式负荷传感器及集成电路侧量系统组成。类比国内外几种不同型号产品的应变 片式负荷传感器测力系统,如:国产。CSS一163型,500N小负荷电子拉力试验机,DL-100B、DL-1000B电子拉力试验机, 进口
INSTRON1196和INSTRON1122型万能材料试验机,以及美国M丁S 材料试验机等测力系统,并结合该试验机的实物及其功能, 分析绘出改造方案图如图2所示：
图2：试验机改造方案
作拉力试验或其它试验时, 由于负荷传感器与试样在同一轴线上, 试样所受的力与负荷传感器受力相同。这样,使贴在传感器弹性体上的电阻应变片所组成的电桥失去平衡。电桥则产生一个小电压信号输出。该电压在一定范围内与作用力的大小呈线 性正比例。负荷传感器输出的小信号经过交流放大以后, 由解调器和低通滤波器输出0一±10V的直流电压信号, 分别给数显和X一Y记录仪或者接计算机数据采集输入端。实现各种材料的力学性能试验。
从电子拉力试验机的测力原理可知, 将该试验机改造成为多传感器, 多量程的, 方便切换的试验机, 首先要更换高精度负荷传 感器, 如50N, 灵敏度 :-2.00556MV/V, 非直线度0.013%F.S, 不重复度为:0.012%F.S的负荷传感器, 必须对测量系统做相应 的改造。为此，将A2放大器改造成为如图3所示“ 满负荷刻度量程选择器”, 解决测量系统与负荷传感器的匹配问题。
图3：满负荷刻度量程选择器
依据该试验机A2放大器的实物,在查阅了大量有关资料后, 分析得出:A2放大器由两部分组成, 第一级是带有滤波器的增益可调节的同相集成运算放大器(见图5)。据实际元件标称值可以推算出:滤波器的揩振调整范围是 :f=338.8HZ-∞。由于测量系统的工作频率为:375HZ,那么, 当f=375HZ时，可计算出:可调电位器固定值应为:W1=90.35KΩ。
计算过程如下：
可调电位器固定值计算过程
如图4及图5所示,由W=90.53KΩ,可以计算出第一级放大器的闭环增益AV1。
第一级放大器的闭环增益AV1计算过程
第二级放大器是,当量程转换开关在50%、20%和10%时, 由同一放大器构成的可调增益的同相放大器。其各衰减挡的电压增益分别计算如下 ：
第二级放大器各衰减挡的电压增益计算过程
根据上述计算结果,我们设计出了当采用50N负荷传感器时的“ 满刻度量程选择器”电路(如图5所示 )。
由于50N负荷 感器的灵敏度高于原1000磅力的传感 器。据公式：
图5：满刻度量程选择器电路
在实际调校过程中, 可以采取增加W2或R1和减小W1来实现AV1的减小。当然就实现了“ 满刻度量程选择器”与负荷传感器的匹配。
根据以上思路设计制作的与50N和30N负荷传感器相匹配的“ 满刻度量程选择器”。按照电子式万能试验机JJG475-86国家检定规程由专业计量员对未改造和已改造好的测力系统进行了调试和校正,其结果符 合要求。并经过半年的使 用,复校合格。实践证明: 只要我们勤于思考, 勇于实践, 进口材料试验机的改造并不是高不可攀的。
来源：天氏库力 发布日期
2019-01-21 浏览：
