液压万能材料试验机的CAT改造

　　我校的 DLy-30 型液压万能材料试验机是 1970 年代产品，试验机整体和加载液压缸等关键部件运行完好，只是参数测量部分技术手段较为落后。为此对该液压万能材料试验机负荷测力系统、应变记录系统、测量计算装置等进行技术改造，研制了一套液压万能材料试验机的微机测试系统，使试验全过程实现微机电测自动化，提高了测试精度和试验效率。

　　1 材料试验机系统的组成及工作原理

　　我们设计了一套材料试验机测试系统，保留原试验机的液压加载方式，拆除陈旧的表盘式动摆力值测量机构和机械式拉线滚筒式形变记录装置，加装了相应的传感器、采集卡、计算机等硬件设施，编制力学性能测试软件，设计了机电连接部件，从而实现了应力应变测试、数据处理、图文存储等功能的自动化。该系统由负荷传感器、形变传感器(光栅式引伸计)、位移传感器，电磁比例阀、信号放大器、多功能数据采集卡、计算机、显示器及打印机等组成。金属拉伸试验测试系统结构框图如图 1。

　　1.1 加载速度的控制

　　在新的国家技术标准中，对不同材质的试件在拉伸试验时都有具体加载速度范围要求，老式的手动加载方式无法定量满足标准中加载速度可控的要求。为此，采用一个比例压力流量复合阀(型号：3BYL-63;压力调节 0-32MPa;流量调节：1-63L/min)取代原来的加载控制阀，该阀可将控制微机发出的电信号经 PWM 电子放大器放大

　　后控制液压系统的压力和流量，由于该阀采用的压差反馈的先导式滑阀结构，使其具有滞环小(≤3%)、响应速度高、速度控制精度高及死区范围小等特点，通过加装此阀即可满足试验机低速加载的试验要求，又可实现对加载速度的定量控制，通过多功能数据采集卡与上位计算机进行通讯，使控制变得更加方便灵活。

　　1.2 力值的测量

　　被测试件的拉力测试是拉伸试验机主要的测试参数之一，在改造中我们采用一个 CYB11 型半导体扩散硅压力传感器作为拉力测试的传感元件，使其串接在拉伸液压缸的进油管的接头上，该传感器的最大量程 25MPa，精度±0.1，响应时间≤1ms，完全满足该试验机最大输出拉力的测量要求，同时，该传感器在测量小负荷试件时，也能保持很高的分辨率，不会产生测量负荷值的跳动。

　　1.3 位移的测量

　　对于被测拉伸式样的加载速度的测量，我们采用光栅传感器测量液压缸的移动位移量来实现的，通过引入时间变量从而计算出加载速度。将光栅母尺与液压缸缸筒连接，工作尺与液压缸的活塞相联结。光栅传感器输出的电信号通过数据采集卡送给上位计算机，经过计算处理，可以实时地显示拉伸试验样的变形量和加载速度。