DCJ-8智能测力仪的研制

　　当前, 各级计量部门对材料试验机力学性能的检定主要是用测力环或数显测力仪来完成, 而采用测力环和数显测力仪检定材料试验机时必须由两人完成, 一人操作, 一人读数, 两人难以达到同步。且测力环的准确度受结构影响, 最高只能达到0.3级, 人工读数误差大, 数据处理繁琐, 难以实现计量管理的现代化。我所近期研制的DCJ- 8智能测力仪采用了最新生产的大规模数模混合集成芯片MCS1210作处理器, 解决了传统测力仪难以实现的多路传感器信号快速采集及模数转换的问题, 减少了人为误差, 保证了检定结果准确, 仪器准确度等级可以达到0.1级, 实现了数据采集、处理、打印、统计汇总等试验机检定全过程的管理。

　　一、工作原理

　　DCJ- 8智能测力仪由测力传感器、数据采集器、数据处理软件、笔记本电脑、打印机组成。原理框图如图1所示。

　　当置于材料试验机工作台面上的测力传感器受压或拉时, 测力传感器将承受到的力信号转换或与之对应的电信号并送给数据采集器, 数据采集器将传感器送来的微弱电信号进行放大及A/D转换, 并通过USB接口将转换后的A/D原码送入笔记本电脑, 数据处理软件对采集器送来的A/D原码进行处理, 按试验机检定规程的要求编制出计量检定记录、证书等。

　　1.测力传感器

　　测力传感器是DCJ- 8智能测力仪的关键部件, 它的性能及准确度直接影响到整个测力仪的性能及指标。力传感器的种类很多, 根据国标GB/TB1634- 2000对测力

　　仪用传感器的要求, 经过测试与比较, 我们选用了S型及柱式传感器, 而S型传感器用于检定量程100kN以下的试验机, 100kN以上试验机则用柱式传感器来检定。

　　S型测力传感器具有准确度高、可靠性好、性能稳定、可拉压两用、抗偏载能力强等特点。其性能指标如表1所示。

　　柱式测力传感器具有准确度高、可靠性好、性能稳定、只承受压力、抗侧向能力强、结构坚固等特点、性能指标略。水泥抗折机专用传感器具有准确度高、可靠性好、性能稳定、抗偏载能力强等特点。性能指标略。

　　2.数据采集器

　　数据采集器是对测力传感器送来的模拟信号进行放大及模拟转换成数字信号, 将数字信号再通过USB接口送到计算机, 它的准确度、可靠性直接决定了测力仪

　　的准确度及可靠性。在研制数据采集器时我们采用了美国 德 州 仪 器 公 司 最 新 研 制 的 超 大 规 模 集 成 CPU-MCS1210, 其有24位△- ∑A/D转换, 与51单片机的特点和性能兼容, 内含大容量FLASH存储器。该CPU集放大、A/D转换及数据处理为一体, 具有很高的可靠性, 适用于工业环境下的数据采集。由于MCS1210为贴片件, 并可与计算机直接通信, 不但使数据采集器的耗电小而且体积大大缩小,便于携带, 还可进行在线编程, 使数据采集器的维护及升级变得更加容易。采集器的技术指标如下: