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年
运载火箭与返回技术
阜期

拉力试验机微机测试系统的研制
李东强·
摘要:本文详细论述了用于电子拉力试验机,可与测量传感器直接接口的微机测量
系统的硬件构成及软件的特点。并介绍了系统的主要技术指标对影响系统精度的主要
原因进行了分析,并对此提出了解决的方法:
主墨词: ,垫垄蔓墼, 徵和
. 引言
拉力试验机是进行材料力学性能测试最常见的试验设备之一,在各工业部门有着广泛的
应用。在我所,为满足复合材料研究、生产的需要,从年至年陆续装备了分别由长春试
验机厂和广州试验机厂生产的满负荷为、、吨的试验机各一台。随着我所复合材料科
研生产规模不断的深入和扩大,试验中精度低、通道少, 测量及数据处理手段落后、工作效
率低下等矛盾日益突出,而解决上述问题的根本出路在于将传统的测量技术与计算机技术相
结合因此对现有的三台试验机进行技术改造, 行研制能满足高精度、多通遭,实现测量,
数据处理自动化的微机测量系统势在必行。
. 主要设计指标
最小分辨率:
系统测量精度: .%
测量通道:
采集速率: 点/秒
量程可自动切换
实现测量及数据处理的自动化
广泛的适用性
系统与原试验机测量系统相互兼容
. 硬件设计
为了满足不同试验机及不同测量传感替的需要,系统必须能与传感器直接接口考廖到
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桥式传感器输出信号幅度很小及复合材料力学性能的特殊性,我们采取了前置放大加程控放
太的两级放大方式系统构成如图所示下面就系统的主要部分进行讨论。
. 传感器
无论是冽力还是测变形传感器,其实质都是由一个或若干个电阻敏感元件构成的桥式测
量电路。使用时,需向其提供激励电源及平衡电路。其电原理图如图所示。
一
『母习崮流
源
匦悃

系统构成框阿罔电桥跚量原理
.. 激励源
对于由直流放大器构成的测量系统,激励源亦必须是直流的。激励源可分为恒压源和恒
,
。
.. 平衡电路
测量前要求电桥处于平衡状态. 即电桥信号输出为零。但是构成桥式传感器测量电路的
敏感元件的阻值以及接触电阻和引线电阻都有差异,加之使用时传感器的初始状态不同, 这
些都可能导致系统的不平衡,平衡电路就是为消除不平衡而设置的。图中用和构成的平
衡电路是最常见的, 由理论推导可知,和的取
值大小将决定调节范围和电路的线性。为满足
.呖的线性度,取,
. 前置放大器
该部分电路如图所示。它是以高性能集成
运算放大器为核心构成的,具有极低的温漂.,
和时漂及低噪声,大共模抑制比和高的开环增
益,

. 呖的要求. 电路取

则放大器的闭环增益为: 图放大电路
/
为使共模电压得到最有效的抑制, 电路中输入电阻和反馈电阻均需选用低漂移的精密电
阻,。
;
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. 程控放大器
由于本测量系统是一个多回路测量系统,难免会遇到各