专利名称:液压式拉、压试验机测力数字显示仪的制作方法
本实用新型涉及的是用于测量液压式拉、压试验机对试样所施加力值的专用电子仪器——液压式拉、压试验机测力数字显示仪。
目前，液压式拉、压试验机制造行业普遍采取液压摆锤测力方式或弹簧测力方式来测量试样所受到的力值。另外还有ZSX－100A型组合式数字显示材料试验机，该机是100吨力液压式压力试验机和30吨力液压式拉力试验机的组合，两机的液压动力源由控制台分流择一供给。它的测力系统采用的是电阻应变式测力传感器，如荷重传感器安装在压力试验机的下承压板之下，当被测的力通过下承压板传递给传感器压头时，该传感器输出正比于作用在下承压板上被测力的电压，通过二次仪表和数字显示系统，其试验力值由数码管直接读出。然而，它们都存有测力系统的机械结构复杂、机械加工的精度要求很高，加工难度较大，试验操作也不简便灵活、劳动强度大，示值精度不高等问题。
本实用新型的目的在于针对上述存在的问题，提出一种结构简单、机械加工精度要求不高，测力精度高和试验操作简便灵活的液压式拉、压试验机测力数字显示仪。
本实用新型的技术解决方案主要由液压系统、传感器、小信号放大器、大规模集成A／D芯片(14433)、动态扫描及显示电路、控制电路、新型峰值保持及控制电路、基准源、高精度低漂移传感器用电源以及电源供电线路所组成。
采用的传感器是电阻应变式压力传感器，它通过其本身的连接螺纹拧入试验机工作油缸中，当试验机液压系统工作时，压力传感器将油压信号变为电信号，此电信号被送入小信号放大器，信号被放大后进入大规模集成A／D模数转换电路，通过该电路将模拟量电信号转换成相应力值(将油压值乘以工作活塞的有效面积)的数字量电信号，再通过动态扫描及显示电路显示出数字力值。在双积分原理的A／D转换电路的基础上加入控制电路和S／H电路及低漂移比较器构成试验峰值保持电路，从而实现了被测试样最大负荷示值保留、进回程示值测试以及力值(KN)与强度(MPa)切换测试等功能。
在二次仪表输入端，即前置小信号放大器输入口，选用RC网络，其线路见附图4。这是为了克服压力脉动信号对力值计量的影响，具体在线路的实施上，我们将RC网络设置在运算放大器输入级。显然这会影响和损失运算放大器频域与时域指标。这在常规的运算放大器应用电路设计中是避免这样做的。然而我们这样做却带来了减少脉动影响、提高测力精度和稳定性的效果。
进回程示值与最大负荷值的动态误差校正装置，它可使输入的脉动干扰0.05μ×｜sin(Wt＋φ)｜→0，它是由最大负荷电路、控制开关电路以及连续测量的进回程示值电路和基准源、A／D模数转换电路、动态扫描显示电路所组成。见附图5。动态误差校正装置解决了由于液压系统5％的脉动误差项不能被RC网络完全克服，所导致的测试时的进回程示值与最大负荷值的不一致性。
S／H电路是由附图3中所示的Ic2、Ic3、Ic10、Ic7组成。被测电压经Ic1放大，信号为输入电压(Vλ)与前置放大器增益(KF)的乘积(Vλ·KF)。此信号缓慢上升，Ic3输出“1”电平，即Ic10B控制门打开，来自Ic7φ端的控制信号经Ic10B、Ic10A触发Ic2控制端，使Ic2记忆端电平为Vλ·KF时，Ic3输出为“0”电平，控制门Ic10B关闭，而Ic10D输入端为“1”电平，TG门Ic8c导通，将Ic6DU端输入信号对地短路，此时，Ic6所送出的动态扫描数字值状态为上一次测试值，从而完成了被测试样最大负荷值保留功能。由于Ic6Ux端信号来自Ic1的输出端，其精度与S／H电路的精度无关，克服了由于S／H电路可能引入的误差，确保测试精度。
直读显示切换电路是在大规模集成A／D模数转换电路上并联一个电容，并一起与一个电阻R串接。A／D转换是由大规模集成电路14433双积分电路进行的。大规模集成电路14433能自动判别输入信号极性，而对信号进行正向积分。当积分器对被测信号(T1)积分时，控制系统自动将开关转换到基准电压(VN)处。被测电压值是通过TDC得到数字显示值的。只要正确选择前置放大器增益(KF)值，即可实现模拟量转换成线性的力值(KN)或强度(MPa)的数字量，而不必另行测试后计算。当确定KN值时，只要改变基准电压值(VN)即可实现KN与MPa的直读显示切换。
试验时，我们选用的是国产ZQ－y型400Kg·f／cm2电阻应变式压力传感器，效果良好，整机结构简单，成本低、测力精度高、试验操作简便灵活，其精度可达0.1级，系列规格可从0～10N到0～50000KN。可见，为实现高精度、大力值的电子测力液压式材料试验机的开发研制提供了优良的条件。
附图1是本实用新型的结构方块图。
附图2是本实用新型原理图。
附图3是小信号放大器、新型保持控制电路(S／H)、大规模A／D芯片控制电路的连续线路图。
附图4是RC网络线路图。
附图5是动态误差校正线路框图。
附图1中的A1是传感器、A2是液压系统、A3是小信号放大器、A4是大规模集成A／D芯片(14433)、A5是动态扫描及显示电路、A6是控制电路、A7是新型峰值保持及控制电路、A8是高精度低漂移传感器用电源、A9是电源供电线路。
附图5中的B1是最大负荷电路、B2是进回程示值电路，A6、A4、A5同附图1中的证明。
权利要求
1.一种由传感器、液压系统、小信号放大器、大规模集成A/D芯片、动态扫描及显示电路、控制电路、高精度低漂移传感器用电源以及电源供电线路所组成的液压式拉、压试验机测力数字显示仪，其特征是采用电阻应变式压力传感器并将其本身的连接螺纹拧入试验机工作油缸中，在试验机液压系统工作时，油压信号通过电阻应变式传感器变为电信号后送入小信号放大器，放大后的信号进入大规模集成A/D模数转换电路，转换成相应X值的数字量电信号通过动态扫描及显示电路显示出数字X值，新型试验峰值保持控制电路由控制电路、S/H电路以及低漂移比较器组成；并在小信号放大器的输入端设置一个RC网络；动态误差校正装置由最大负荷电路、控制开关电路、连续测量的进回程示值电路、基准源以及A/D模数转换电路、动态扫描显示电路所组成。
2.根据权利要求
1所述的液压式拉、压试验机测力数字显示仪，其特征是直读显示切换电路是在A／D模数转换电路上并联一个电容C并一起与电阻R串接。
3.根据权利要求
1所述的液压式拉、压试验机测力数字显示仪，其特征是S／H电路是由Ic2、Ic3、Ic10、Ic7所组成。
专利摘要
本实用新型涉及的是静载荷材料试验机，它是用来测量液压式拉、压试验机对试样所施加力值的一种专用电子仪器。它主要是以采用电阻应变式压力传感器为主要特征。它具有整机结构简单、成本低、测力精度高和试验操作简便灵活等优点。其精度可达0.1级，系列规格从0—10N到0—50000KN。
文档编号G01L1/02GK87208742SQ87208742
公开日1988年4月27日 申请日期1987年5月29日
发明者张永康, 黄新 申请人:江苏建筑机械厂, 江苏启东电子仪器厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan