Hệ thống đo lường của máy kiểm tra phổ quát được thực hiện Ba mô-đun cốt lõi thu thập chính xác đại lượng vật lý cốt lõi của "giá trị lực - dịch chuyển - căng thẳng", logic làm việc của nó có thể được tóm tắt như sau: chuyển đổi tín hiệu cơ học/hình học thành tín hiệu điện thông qua các cảm biến đặc biệt, sau khi điều hòa tín hiệu, chuyển đổi mô đun, được xử lý bởi hệ thống điều khiển thành dữ liệu thử nghiệm có thể định lượng, cuối cùng tạo ra các đường cong cơ học và báo cáo tham số. Toàn bộ quá trình cần phải đáp ứng "độ chính xác cao, phản ứng cao, tiếng ồn thấp" yêu cầu, sau đây từ các thành phần cốt lõi, quy trình làm việc, các chi tiết kỹ thuật chính ba khía cạnh để triển khai phân tích (kết hợp với nguyên tắc hoạt động thực tế của thiết bị):

I. Các thành phần cốt lõi và chức năng của hệ thống đo lường

Hệ thống đo lường được cung cấp bởi "Cảm biến → Điều hòa tín hiệu → Thu thập dữ liệu → Hệ thống điều khiển" gồm bốn đơn vị cốt lõi, mỗi thành phần được phân công rõ ràng và làm việc cùng nhau để đảm bảo truyền tín hiệu không bị biến dạng:

B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)

Trọng tâm của hệ thống đo lường là nắm bắt chính xác "Giá trị lực, dịch chuyển, căng thẳng", ba phép đo logic tương tự nhưng được thiết kế cho các đại lượng vật lý khác nhau, đây là quy trình làm việc chi tiết:

1. Đo lường giá trị lực: Logic làm việc của cảm biến lực tấm căng thẳng (liên kết đo lường cốt lõi nhất)

Đo lường giá trị lực là cơ sở của tất cả các thử nghiệm cơ học, lõi phụ thuộc vào cảm biến lực tấm căng thẳng, quy trình làm việc như sau:

① Truyền tải: khi thử nghiệm, lực của mẫu được truyền qua kẹp đến chất đàn hồi của cảm biến lực (như dầm thép hợp kim), chất đàn hồi tạo ra biến dạng nhỏ dưới tác động của tải (thường ≤0,1mm, không thể nhìn thấy bằng mắt thường);

② Biến dạng - chuyển đổi tín hiệu điện: một tấm căng thẳng (dây điện trở kim loại hoặc vật liệu bán dẫn) được dán trên bề mặt đàn hồi được kéo dài/nén với sự thay đổi hình dạng cơ thể đàn hồi, dẫn đến sự thay đổi giá trị điện trở của tấm căng thẳng (theo "hiệu ứng căng thẳng - điện trở": biến dạng càng lớn, điện trở càng thay đổi);

③ khuếch đại mạch cầu: các bộ phận biến dạng bao gồm cầu Wheatstone, cung cấp điện áp ổn định (thường là 5V hoặc 10V) từ nguồn kích thích cầu, thay đổi giá trị điện trở sẽ được chuyển thành tín hiệu điện áp yếu của đầu ra cầu (thường là lớp V, chẳng hạn như tải 1000N tương ứng với tín hiệu 100 μV);

④ Điều hòa tín hiệu: tín hiệu điện áp yếu được khuếch đại bằng bộ khuếch đại tín hiệu (khuếch đại 1000~10000 lần đến cấp mV), đồng thời lọc nhiễu điện từ (như tiếng ồn tần số cao do động cơ, nguồn điện tạo ra) bằng bộ lọc thông thấp;

⑤ Chuyển đổi analog và xử lý dữ liệu: Bộ chuyển đổi A/D sẽ chuyển đổi tín hiệu analog được khuếch đại thành tín hiệu kỹ thuật số, bộ điều khiển sẽ chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số thành giá trị lực thực tế theo hệ số hiệu chuẩn của cảm biến (ví dụ: 1mV tương ứng với 10N), hiển thị và lưu trữ trong thời gian thực.

2. Đo dịch chuyển: Logic làm việc của thước đo raster/máy đo dịch chuyển laser

Các phép đo dịch chuyển được chia thành "Dịch chuyển kẹp" (dịch chuyển vĩ mô) và "biến dạng mẫu" (biến dạng vi mô), thiết bị cốt lõi là thước đo raster (dòng chính) và máy đo dịch chuyển laser (cảnh có độ chính xác cao):

（1) Đo độ dịch chuyển của thước đo lưới (đối với hầu hết các thiết bị)

① Thành phần cấu trúc: thước đo lưới bao gồm lưới đo (cố định trên giá đỡ) và lưới chỉ thị (cố định trên kẹp di chuyển), với khoảng cách nhỏ giữa hai lưới (khoảng 0,1mm);

② Dịch chuyển - chuyển đổi tín hiệu quang học: Khi kẹp di chuyển, chỉ ra lưới đo tương đối của lưới trượt, sau khi nguồn sáng (đèn LED) chiếu xạ vào lưới tạo ra "sọc more" (sọc giao thoa), tốc độ di chuyển của sọc tỷ lệ thuận với tốc độ dịch chuyển của kẹp;

③ Chuyển đổi tín hiệu quang học-điện: máy dò quang điện (chẳng hạn như điện trở quang) nắm bắt sự thay đổi sáng-tối của các sọc Mohr, chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện xung (dịch chuyển càng lớn, số xung càng nhiều);

④ Xử lý dữ liệu: Bộ điều khiển tính toán dịch chuyển thực tế (dịch chuyển=số xung × khoảng cách lưới) dựa trên khoảng cách lưới của thước lưới (chẳng hạn như 20μm/lưới), chẳng hạn như 1000 xung tương ứng với dịch chuyển 20mm, để thực hiện đo lường chính xác.

（2) Đo lường máy đo dịch chuyển laser (áp dụng cho các thiết bị có độ chính xác cao cấp 0,1 trở lên)

Nguyên tắc: bằng cách bắn chùm tia laser để chiếu sáng bề mặt của vật cố hoặc mẫu, nhận được chùm tia phản xạ, sử dụng "Phương pháp thời gian bay" (đo thời gian khứ hồi laser) hoặc "phương pháp tam giác" (đo góc bù của chùm tia phản xạ) tính toán sự thay đổi khoảng cách, trực tiếp xuất dữ liệu dịch chuyển;

Lợi thế: đo không tiếp xúc, không có lỗi ma sát, độ phân giải có thể đạt được0.001mm， Thích hợp cho dịch chuyển nhỏ, kiểm tra độ chính xác cao (chẳng hạn như đo biến dạng lò xo thu nhỏ).

3. Đo căng thẳng: logic làm việc của máy đo độ giãn nở (tùy chọn, cho biến dạng vi mô)

Độ dày mối hàn góc (ε=ΔL/L, ΔL là biến dạng, L là khoảng cách tiêu chuẩn), cần được đo bằng máy đo độ giãn nở:

① Gắn cố định: cố định hai cánh tay kẹp của máy đo độ giãn nở vào phần khoảng cách của mẫu (chẳng hạn như khu vực 50mm giữa của tấm kim loại), đảm bảo kẹp chắc chắn và không làm hỏng mẫu;

② Chuyển đổi hình dạng: khi mẫu được kéo dài/nén, đoạn khoảng cách tạo ra một biến dạng nhỏ, kéo theo sự biến dạng của các thành phần đàn hồi của máy đo độ giãn nở, kích hoạt sự thay đổi điện trở của tấm căng thẳng tích hợp (cảm biến đồng lực nguyên tắc);

③ Xử lý tín hiệu: tín hiệu điện đầu ra của máy đo độ giãn nở sau khi điều chỉnh, chuyển đổi, bộ điều khiển tính toán căng thẳng theo chiều dài khoảng cách (chẳng hạn như khoảng cách 50mm, biến dạng 0,05mm, căng thẳng=0,05/50=0,001=1000 μm/m);

Kịch bản ứng dụng: căng thẳng năng suất kim loại, mô đun đàn hồi composite và các thông số chính xác cao khác được kiểm tra, cần phải kết hợp với chế độ kiểm soát căng thẳng để đạt được điều khiển vòng kín.

B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)

1. Công nghệ chống nhiễu tín hiệu

Lá chắn nhiễu điện từ: cáp cảm biến sử dụng dây che chắn, mô-đun điều hòa tín hiệu nối đất (điện trở mặt đất)≤4Ω), để tránh tiếng ồn điện từ gây ra bởi động cơ, biến tần ảnh hưởng đến tín hiệu;

Bù nhiệt độ: cảm biến lực, tấm căng được xây dựng trong điện trở bù nhiệt độ, bù đắp trôi điểm không do thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh (chẳng hạn như mỗi thay đổi nhiệt độ)10 ℃, trôi ≤0,005% FS).

2. Hiệu chuẩn và sửa lỗi

Hiệu chuẩn nhà máy: nhà sản xuất thông qua máy đo lực tiêu chuẩn, giao thoa kế laser để hiệu chuẩn cảm biến, thiết lập tương ứng của "đầu vào vật lý đại lượng - đầu ra tín hiệu điện", lưu trữ hệ số hiệu chuẩn;

Hiệu chuẩn định kỳ: Người dùng cần sử dụng hàng nămHiệu chuẩn thiết bị tiêu chuẩn được chứng nhận CNAS (ví dụ: khối đo tiêu chuẩn, cảm biến lực tiêu chuẩn), cập nhật hệ số hiệu chuẩn để đảm bảo độ chính xác của phép đo;

Sửa lỗi hệ thống: phần mềm tự động sửa chữa khoảng cách cơ học (chẳng hạn như đột quỵ trống của vít), biến dạng khung và các lỗi hệ thống khác, chẳng hạn như loại bỏ khoảng cách vít bằng cách tải trước, sửa lỗi dịch chuyển do biến dạng khung bằng cách bù độ cứng.

3. Thu thập đồng bộ và liên kết dữ liệu

B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)1000Hz）， Đảm bảo rằng các giá trị lực, dịch chuyển, dữ liệu căng thẳng tại mỗi thời điểm tương ứng với nhau để vẽ đường cong chính xác "lực-dịch chuyển", "căng thẳng-căng thẳng";

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)Lấy mẫu 5kHz), lưu trữ dữ liệu tạm thời thông qua mô-đun bộ nhớ cache, tránh mất dữ liệu do tốc độ xử lý không đủ, đảm bảo đường cong trơn tru và không có điểm dừng.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

tổng kết

Bản chất của hệ thống đo lường của máy kiểm tra phổ quát là Hệ thống chuyển đổi và xử lý "tín hiệu vật lý → tín hiệu điện → tín hiệu kỹ thuật số", cốt lõi phụ thuộc vào ba công nghệ chính là cảm biến chính xác cao, điều hòa tín hiệu tiếng ồn thấp và thu thập đồng bộ tốc độ cao. Quy trình làm việc của nó có thể được đơn giản hóa để:

Cảm biến chuyển đổi lực, dịch chuyển, căng thẳng thành tín hiệu điện yếu;

Bộ điều hòa tín hiệu khuếch đại tín hiệu, tiếng ồn lọc;

Bộ chuyển đổi A/D chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu kỹ thuật số;

Bộ điều khiển tính toán đại lượng vật lý thực tế dựa trên hệ số hiệu chuẩn, đồng bộ hóa dữ liệu liên quan và tạo đường congBáo cáo.

Khi chọn loại cần tập trung vào độ chính xác của cảm biến (cảm biến lực)≥ Lớp 0,05, cảm biến dịch chuyển ≥ mức đo lưới), tỷ lệ lấy mẫu (≥1000Hz), khả năng tương thích hiệu chuẩn (hỗ trợ hiệu chuẩn CNAS), khi sử dụng cần hiệu chuẩn cảm biến thường xuyên, bảo trì cáp tín hiệu, để đảm bảo đầu ra ổn định lâu dài của hệ thống đo lường dữ liệu đáng tin cậy.