電子萬能試驗機測控實操

1、電子萬能試驗機傳感器放大器頻帶太窄

由于在當前測試機中使用的力值檢測元件基本上是負載傳感器或壓力傳感器，因此兩種類型的傳感器都是模擬小信號輸出類型，并且必須在使用中執行信號放大。 眾所周知，在我們的環境中，存在各種電磁干擾信號，這些信號通過多個不同的信道耦合到測量信號并一起放大，結果是有用信號被干擾信號淹沒。為了從干擾信號中提取出有用信號，針對電子萬能試驗機的特點，一般在放大器中設置有低通濾波器。合理的設置低通濾波器的截止頻率，將放大器的頻帶限制在一個適當的范圍，就能使電子萬能試驗機的測量控制性能得到極大的提高。然而在現實中，人們往往將數據的穩定顯示看的非常重要，而忽略了數據的真實性，將濾波器的截止頻率設置的非常低。這樣在充分濾掉干擾信號的同時，往往把有用信號也一起濾掉了。在日常生活中，我們常見的電子秤，數據很穩定，其原因之一就是它的頻帶很窄，干擾信號基本不能通過。這樣設計的原因是電子秤稱量的是穩態信號，對稱量的過渡過程是不關心的，而電子萬能試驗機測量的是動態信號，它的頻譜是非常寬的，若頻帶太窄，較高頻率的信號就會被衰減或濾除，從而引起失真。對于屈服表現為力值多次上下波動的情況，這種失真是不允許的。就電子萬能試驗機而言，筆者認為這一頻帶小也應大于10HZ，好達到30HZ。在實際中，有時放大器的頻帶雖然達到了這一范圍，但人們往往忽略了A/D轉換器的頻帶寬度，以至于造成了實際的頻帶寬度小于設置頻寬。以眾多的電子萬能試驗機數據采集系統選用的AD7705、AD7703、AD7701等為例。當A/D轉換器以“高輸出數據速率4KHZ”運行時，它的模擬輸入處理電路達到大的頻帶寬度10HZ。當以電子萬能試驗機常用的100HZ的輸出數據速率工作時，其模擬輸入處理電路的實際帶寬只有0.25HZ，這會把很多的有用信號給丟失，如屈服點的力值波動等。用這樣的電路當然不能得到正確試驗結果。

2、電子萬能試驗機控制方法使用不當

針對材料發生屈服時應力與應變的關系。國標推薦的控制模式為恒應變控制，而在屈服發生前的彈性階段控制模式為恒應力控制，這在絕大多數電子萬能試驗機及某次試驗中是很難完成的。因為它要求在剛出現屈服現象時改變控制模式，而試驗的目的本身就是為了要求取屈服點，怎么可能以未知的結果作為電子萬能試驗機測控環節的影響條件進行控制切換呢?所以在現實中，一般都是用同一種控制模式來完成整個的試驗的(即使使用不同的控制模式也很難在上屈服點切換，一般會選擇超前一點)。對于使用恒位移控制(速度控制)的電子萬能試驗機，由于材料在彈性階段的應力速率與應變速率成正比關系，只要選擇合適的試驗速度，全程采用速度控制就可兼容兩個階段的控制特性要求。但對于只有力控制一種模式的電子萬能試驗機，如果電子萬能試驗機的響應特別快(這是自動控制努力想要達到的目的)，則屈服發生的過程時間就會非常短，如果數據采集的速度不夠高，則就會丟失屈服值(原因第2點已說明)，優異的控制性能反而變成了產生誤差的原因。所以在選擇電子萬能試驗機及控制方法時好不要選擇單一的載荷控制模式。

3、電子萬能試驗機數據采集速率太低

目前模擬信號的數據采集是通過A/D轉換器來實現的。A/D轉換器的種類很多，但在電子萬能試驗機上采用多的是∑-△型A/D轉換器。這類轉換器使用靈活，轉換速率可動態調整，既可實現高速低精度的轉換，又可實現低速高精度的轉換。在電子萬能試驗機上由于對數據的采集速率要求不是太高，一般達每秒幾十次到幾百次就可滿足需求，因而一般多采用較低的轉換速率，以實現較高的測量精度。但在某些廠家生產的電子萬能試驗機上，為了追求較高的采樣分辨率，以及極高的數據顯示穩定性，而將采樣速度降的很低，這是不可取的。因為當采樣速度非常低時，不能實時準確地收集高速變化的信號。 例如，在金屬材料的性能測試中，當材料屈服并且力值上下波動時，信號變化太大以至于無法準確確定上下屈服點，導致測試失敗，并且 結果是西瓜和芝麻都丟了。