万能材料试验机 电子传感器工作原理

万能机核心电子传感器主要两类：力传感器（负荷传感器）、位移传感器，机型搭配引伸计（变形传感器），三者配合完成力、行程、试样微变形精准采集。

一、核心：力传感器（称重 / 测力传感器，最关键）

1. 核心结构

弹性应变体（合金钢 / 铝合金）+电阻应变片+ 补偿电路 + 屏蔽信号线。

2. 工作原理

1. 弹性形变试验拉伸 / 压缩时，传感器受力发生微小弹性变形（肉眼不可见），受力拉伸变长、受压轻微收缩。

2. 应变片阻值变化应变片紧密粘贴在弹性体表面，形变会带动应变片金属栅丝拉长 / 压缩，电阻值同步线性变化。

3. 通电桥转换多片应变片组成全桥电路，把微小电阻变化，转换成微弱电压模拟信号（mV 级）。

4. 信号放大 + AD 转换

· 模拟电信号微弱，经变送器 / 放大器放大、滤波降噪；

· 再通过AD 模数转换器，将模拟电压转为数字信号；

1. 系统运算输出电脑控制系统采集数字信号，结合出厂标定系数，实时换算出：实时力值、载荷、应力，绘制力 - 位移曲线。

关键特性：形变→电阻→电压→数字→力值，全程线性对应，保证测力精度。

二、位移传感器（横梁行程检测）

主流为光电编码器，搭配伺服电机、滚珠丝杠使用：

1. 电机转动时，编码器同步旋转；

2. 光栅码盘切割红外光，产生高频脉冲信号；

3. 控制系统统计脉冲数量，换算丝杠转动圈数→精准计算横梁移动距离、试验速度；

4. 作用：控制试验匀速、记录全程行程、判定断裂位移。

三、引伸计（试样变形专用传感器）

专门测试样本身微小变形，弥补横梁位移误差：

1. 两个刀口直接夹持在试样标距段上；

2. 试样拉伸 / 弯曲产生微量形变，带动引伸计内部应变元件；

3. 同样通过应变电桥原理输出变形信号；

4. 用途：精准测屈服强度、弹性模量、断后伸长率，是高精度试验。

四、整体工作流程（整机联动）

1. 伺服电机驱动横梁运动，对试样施加载荷；

2. 力传感器实时采集受力变化；

3. 编码器记录横梁移动速度与行程；

4. 引伸计捕捉试样微观形变；

5. 所有传感器信号统一传输至控制器，闭环调节电机转速；

6. 软件实时运算、储存数据、生成力学试验报告。

五、补充：精度与误差关键点

1. 温度、零点漂移、线路干扰会影响传感器信号，设备自带温度补偿、零点校准；

2. 定期计量校准，修正传感器线性偏差，保证 0.5 级 / 1 级精度；

3. 传感器过载会损坏弹性体，造成测力不准。