一种改装的蝶式引伸仪

　　一、引言

　　在材料的某些力学性能测试中往往需要将试件的位移量转换为电信号，以便进行记录或实现控制，这就需要使用专门的电子引伸仪或位移传感器.笔者在工作实践中，将蝶式引伸仪稍加改进，并不改变原有基本结构，也不影响原有功能，充分利用其装夹和变形传递机构，改装成了一种机械一电子双功能引伸仪，从而使这种机械式引伸仪起到了电子引伸仪的作用，同时原有的量表还可以予以验证。改装所需费用很少，效果甚为理想。

　　二、改装方法

　　蝶式引伸仪的结构特点是简单、紧凑，其装夹和变形传递部分结合在一起，可左、右两只量表同时读数，基本结构如图l所示。其工作原理为:当试件受拉伸变形时，活动下刀口产生相应的位移，并且绕其支承中心转动，由于杠杆作用，此位移量传递到量表的顶杆处，产生相应的向上位移量，从而在量表上直接读出试件的伸长量.

　　改装后的结构如图2所示(省略了原结构的上半部)。由图可见，改装的方法比较简单，即在原蝶式引伸仪下刀口支架底板上左、右各安装一只长而薄的金属悬臂梁装置作为弹性元件，在悬臂梁的自由端垂直固定有刚性折梁，使量表顶杆稍稍上移，让刚性折梁带小顶尖的一端进入下刀口顶尖和量表顶杆之间。悬臂梁的表面共贴有4只电阻应变计，并连接成电桥形式。从而构成了一副附加于蝶式引伸仪上的电阻应变式位移传感器。

　　三、工作原理

　　改装后的蝶式引伸仪，由于基本结构未变动，只是在下刀口与量表顶杆之间增加了一小段距离，即为刚性折梁厚度和小顶尖高度，但相互之间仍保持紧密接触，而弹性悬臂梁自由端又可以在一定范围内上下移动，所以，原有变形传递关系并未受影响。这样，作为机械式量仪的功能仍然可以发挥。

　　另一方面，当试件变形时，由于下活动刀口的杠杆作用，使变形传至顶尖处，而与之接触的刚性折梁水平段相应向上移动，与刚性折梁连接的悬臂梁随之产生弯曲变形，粘贴于其表面的电阻应变计将输出相应的电信号，从而起到电子引伸仪的作用。

　　带刚性折梁的悬臂梁装置可简化为如下力学模型，见图3。由于BD段为刚性折梁，可不考虑其变形.根据梁的弯曲变形理论，D点的垂直位移(即试件的变形量)S应等于悬臂梁自由端B的挠度的影响两部分之和，即:

　　由此可见，应变计输出的电信号与D点的位移成线性关系，即与试件的变形成线性关系，并且包含了试件左右两表面变形的信息。这样，由于附加了悬臂梁装置，蝶式引伸仪又成了一只电阻应变式引伸仪。