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【試驗(yàn)機(jī)科普】引伸計(jì)的作用是什么?引伸計(jì)有哪些發(fā)展情況?

時(shí)間:2022/6/1閱讀:2989
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這幾天有朋友問關(guān)于引伸計(jì)有哪些功能特點(diǎn),引伸計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的相關(guān)知識(shí),為了讓各位朋友們更清楚的了解引伸計(jì)有哪些功能特點(diǎn)?,這里科準(zhǔn)測(cè)控小編陳明莉就特別寫了這篇文章,下面我們來看引伸計(jì)有什么作用?

引伸計(jì)是用來測(cè)量構(gòu)件及其他物體兩點(diǎn)之間線變形的一種儀器,通常由傳感器、放大器和記錄器 3 部分組成。

傳感器直接和被測(cè)構(gòu)件接觸,構(gòu)件上被測(cè)兩點(diǎn)之間的距離 l 為標(biāo)距,標(biāo)距的變化 Δl(伸長(zhǎng)或縮短)為線變形。構(gòu)件變形,傳感器隨著變形,并把這種變形轉(zhuǎn)換為機(jī)械、光、電、聲等信息,放大器將傳感器輸出的微小信號(hào)放大,記錄器(或讀數(shù)器)將放大后的信號(hào)直接顯示或自動(dòng)記錄下來。

引伸計(jì)的種類很多,依據(jù)測(cè)量?jī)?nèi)容和工作原理的不同,可以劃分成各種各樣的引伸計(jì)。依據(jù)測(cè)量原理的不同,引伸計(jì)大致可分為機(jī)械式引伸計(jì)、電子引伸計(jì)、視頻引伸計(jì)、激光引伸計(jì)、全自動(dòng)引伸計(jì)等。

1. 機(jī)械式引伸計(jì)

機(jī)械式引伸計(jì)主要以球鉸式引伸計(jì)為主,被廣泛地使用。球鉸式引伸計(jì)是胡國華于 1977 年設(shè)計(jì)發(fā)明的,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,至今仍然被廣泛應(yīng)用于拉伸性能試驗(yàn)中。

球鉸式引伸計(jì)通過 4 個(gè)頂尖螺釘安裝在試樣上,上標(biāo)距叉和下標(biāo)距叉處都是前、后各一個(gè)頂尖螺釘,如圖 1 所示。

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1 球鉸式引伸計(jì)的工作原理示意圖

當(dāng)試樣標(biāo)距 l 伸長(zhǎng) Δl 時(shí),上標(biāo)距叉可看成不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),而下標(biāo)距叉以球鉸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)一微小角度,在千分表上就可反映出試樣的伸長(zhǎng)量。由于千分表軸線至球鉸心的距離是試樣軸線至球鉸心距離的兩倍,所以試樣的伸長(zhǎng)量為 Δl 時(shí)千分表的讀數(shù)是 2Δl。

2. 電子引伸計(jì)

近年來伴隨計(jì)算機(jī)時(shí)代的快速發(fā)展,出現(xiàn)了另外一種新型引伸計(jì)———電子引伸計(jì)。電子引伸計(jì)包括:電阻式引伸計(jì)、電容式引伸計(jì)、電感式引伸計(jì)等。

電子引伸計(jì)將應(yīng)變信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)里,使其同材料應(yīng)力同步顯示,相比機(jī)械引伸計(jì),其降低了人為讀數(shù)誤差,提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。由于電子引伸計(jì)具有價(jià)格實(shí)惠、便于安裝等優(yōu)勢(shì),且易與電子萬能試驗(yàn)機(jī)、電子傳感器等配合聯(lián)機(jī)使用,電子引伸計(jì)被國內(nèi)外的相關(guān)行業(yè)廣泛地使用。

2.1 電阻式引伸計(jì)

電阻式引伸計(jì)是一種電阻應(yīng)變式傳感器,應(yīng)用最為廣泛。電阻應(yīng)變式引伸計(jì)的測(cè)量原理主要是依據(jù)黏貼在引伸計(jì)彈性元件上的應(yīng)變片電阻產(chǎn)生變化,通過變換電路轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào),經(jīng)過計(jì)算機(jī)采集與應(yīng)力同步顯示來測(cè)量應(yīng)變,電阻應(yīng)變式引伸計(jì)安裝示意圖如圖 2 所示。

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2 電阻應(yīng)變式引伸計(jì)安裝圖

2.2 電容式引伸計(jì)

電容式引伸計(jì)是將物體長(zhǎng)度的變化轉(zhuǎn)換為電容的變化,再將測(cè)得的電容變化量換算成物體的應(yīng)變。由于其在高頻時(shí)基本上沒有滯后現(xiàn)象,故可用于動(dòng)態(tài)載荷的測(cè)試,如沖擊力的測(cè)試等,電容式引伸計(jì)如圖 3 所示。

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3 電容式引伸計(jì)示意圖

2.3 電感式引伸計(jì)

電感式引伸計(jì)的原理主要是構(gòu)件變形使鐵心運(yùn)動(dòng),使得線圈電感發(fā)生變化,因此在輸出線圈中產(chǎn)生了電壓,放大并測(cè)出這個(gè)電壓,即可換算出構(gòu)件的位移及運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

電感式引伸計(jì)如圖 4 所示,其不如電阻式引伸計(jì)輕便,但由于其在長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試時(shí)具有較好的穩(wěn)定性,故適用于常設(shè)的測(cè)量裝置。電阻應(yīng)變式引伸計(jì),是目前應(yīng)用最多的引伸計(jì)。常見的電阻應(yīng)變式引伸計(jì)有單側(cè)電子引伸計(jì)、平均值引伸計(jì)、雙側(cè)電子引伸計(jì)等。

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4 電感式引伸計(jì)示意圖

2.4 測(cè)量誤差

電子引伸計(jì)的測(cè)量誤差對(duì)拉伸試驗(yàn)結(jié)果會(huì)有影響,不同的影響因素,產(chǎn)生不同的應(yīng)變測(cè)量誤差,測(cè)量結(jié)果直接影響到規(guī)定非(總)比例延伸強(qiáng)度的測(cè)試準(zhǔn)確度。

3. 視頻引伸計(jì)

視頻引伸計(jì)是利用亞像素法原理測(cè)量試樣變形的,核心是圖像傳感器(Charge-coupled Device,CCD) 感光元件,將光強(qiáng)度按一定比例轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。因此,可以用非接觸方式同時(shí)測(cè)量縱向和橫向兩個(gè)方向的變形量,其測(cè)量范圍由鏡頭焦距決定,配備不同焦距的鏡頭,可獲得各種測(cè)量范圍的量程。

3.1 測(cè)量原理

視頻引伸計(jì)測(cè)量系統(tǒng)主要由光源部分、CCD 攝像頭、圖像采集器、圖像處理、計(jì)算機(jī)和檢測(cè)軟件等組成。測(cè)試試樣在無影光源照射下,首先經(jīng)過 CCD 感光攝像,由圖像采集器提取試樣宏觀變形,再經(jīng)圖像處理對(duì)比和計(jì)算變形量,輸出應(yīng)變信號(hào)給計(jì)算機(jī),此時(shí)從力傳感器上同步傳輸應(yīng)力信號(hào)給計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)將應(yīng)變信號(hào)和應(yīng)力信號(hào)合成輸出應(yīng)力 -應(yīng)變曲線。視頻引伸計(jì)的測(cè)量原理如圖 5 所示。

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5 視頻引伸計(jì)測(cè)量原理示意圖

CCD 成像技術(shù)檢測(cè)拉伸變形量時(shí),刻畫在拉伸材料上的標(biāo)志線的位移測(cè)量精度直接影響到拉伸變形量的計(jì)算,利用CCD 接收標(biāo)志線圖像時(shí),由于 CCD 光敏元的感光程度有所差異以及標(biāo)志線本身的離散性,導(dǎo)致 CCD 在標(biāo)志線信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生抖動(dòng)性起伏,出現(xiàn)毛刺或異常點(diǎn),產(chǎn)生隨機(jī)噪聲,從而影響插值的效果。同時(shí),通過小波變換對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行去噪處理,起到了濾除高頻噪聲、平滑輸出曲線的效果。同時(shí),采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合,使位移精度達(dá)到了 CCD 光敏元尺寸的 1 /10。

3.2 發(fā)展情況

德國 Zwick、美國 Instron、日本 Shimadzu 和英國 Imetrum 公司先后開發(fā)了系列視頻引伸計(jì)產(chǎn)品,在技術(shù)上都達(dá)到了比較高的水平。其中,德國 Zwick 公司和美國 Instron 公司走在了最前列,在中國市場(chǎng)的占有率比較高,而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理,操作簡(jiǎn)便,功能齊全,外觀質(zhì)量高。而國內(nèi)視頻引伸計(jì)生產(chǎn)廠家尚處于起步階段,技術(shù)指標(biāo)少,科技含量較低。近幾年,隨著高新技術(shù)的不斷出現(xiàn),國內(nèi)對(duì)材料應(yīng)變檢測(cè)的要求也越來越高。目前,市場(chǎng)上的視頻引伸計(jì)均采用 CCD 作為光電傳感器,對(duì)材料拉伸變形量進(jìn)行非接觸測(cè)量,并且采用大量的圖像處理算法對(duì)采集得到的圖像進(jìn)行處理,以得到滿意的力 - 變形曲線。

綜上所訴就是科準(zhǔn)測(cè)控的小編給大家分享的引伸計(jì)的功能特點(diǎn),引伸計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),希望可以給大家?guī)韼椭?,如果你想要了解更多試?yàn)機(jī)詳細(xì)信息,科準(zhǔn)測(cè)控的技術(shù)團(tuán)隊(duì)還為您整理了以下的資料,例如引伸計(jì)有幾種、引伸計(jì)的工作原理、引伸計(jì)的用法、引伸計(jì)是如何標(biāo)定的等。歡迎私信聯(lián)系我們!


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