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電子試驗(yàn)機(jī)測控環(huán)節(jié)的影響

來源:濟(jì)南眾標(biāo)儀器設(shè)備有限公司   2012年08月15日 13:45  
  1、電子試驗(yàn)機(jī)傳感器放大器頻帶太窄
  
  由于目前試驗(yàn)機(jī)上所采用的力值檢測元件基本上為載荷傳感器或壓力傳感器,而這兩類傳感器都為模擬小信號輸出類型,在使用中必須進(jìn)行信號放大。*,在我們的環(huán)境中,存在著各種各樣的電磁干擾信號,這種干擾信號會通過許多不同的渠道偶合到測量信號中一起被放大,結(jié)果使得有用信號被干擾信號淹沒。為了從干擾信號中提取出有用信號,針對電子試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn),一般在放大器中設(shè)置有低通濾波器。合理的設(shè)置低通濾波器的截止頻率,將放大器的頻帶限制在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?,就能使電子試?yàn)機(jī)的測量控制性能得到極大的提高。然而在現(xiàn)實(shí)中,人們往往將數(shù)據(jù)的穩(wěn)定顯示看的非常重要,而忽略了數(shù)據(jù)的真實(shí)性,將濾波器的截止頻率設(shè)置的非常低。這樣在充分濾掉干擾信號的同時(shí),往往把有用信號也一起濾掉了。在日常生活中,我們常見的電子秤,數(shù)據(jù)很穩(wěn)定,其原因之一就是它的頻帶很窄,干擾信號基本不能通過。這樣設(shè)計(jì)的原因是電子秤稱量的是穩(wěn)態(tài)信號,對稱量的過渡過程是不關(guān)心的,而電子試驗(yàn)機(jī)測量的是動態(tài)信號,它的頻譜是非常寬的,若頻帶太窄,較高頻率的信號就會被衰減或?yàn)V除,從而引起失真。對于屈服表現(xiàn)為力值多次上下波動的情況,這種失真是不允許的。就電子試驗(yàn)機(jī)而言,筆者認(rèn)為這一頻帶zui小也應(yīng)大于10HZ,達(dá)到30HZ。在實(shí)際中,有時(shí)放大器的頻帶雖然達(dá)到了這一范圍,但人們往往忽略了A/D轉(zhuǎn)換器的頻帶寬度,以至于造成了實(shí)際的頻帶寬度小于設(shè)置頻寬。以眾多的電子試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用的AD7705、AD7703、AD7701等為例。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器以“zui高輸出數(shù)據(jù)速率4KHZ”運(yùn)行時(shí),它的模擬輸入處理電路達(dá)到zui大的頻帶寬度10HZ。當(dāng)以電子試驗(yàn)機(jī)zui常用的100HZ的輸出數(shù)據(jù)速率工作時(shí),其模擬輸入處理電路的實(shí)際帶寬只有0.25HZ,這會把很多的有用信號給丟失,如屈服點(diǎn)的力值波動等。用這樣的電路當(dāng)然不能得到正確試驗(yàn)結(jié)果。
  
  2、電子試驗(yàn)機(jī)控制方法使用不當(dāng)
  
  針對材料發(fā)生屈服時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系。國標(biāo)推薦的控制模式為恒應(yīng)變控制,而在屈服發(fā)生前的彈性階段控制模式為恒應(yīng)力控制,這在絕大多數(shù)電子試驗(yàn)機(jī)及某次試驗(yàn)中是很難完成的。因?yàn)樗笤趧偝霈F(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)改變控制模式,而試驗(yàn)的目的本身就是為了要求取屈服點(diǎn),怎么可能以未知的結(jié)果作為電子試驗(yàn)機(jī)測控環(huán)節(jié)的影響條件進(jìn)行控制切換呢?所以在現(xiàn)實(shí)中,一般都是用同一種控制模式來完成整個(gè)的試驗(yàn)的(即使使用不同的控制模式也很難在上屈服點(diǎn)切換,一般會選擇超前一點(diǎn))。對于使用恒位移控制(速度控制)的電子試驗(yàn)機(jī),由于材料在彈性階段的應(yīng)力速率與應(yīng)變速率成正比關(guān)系,只要選擇合適的試驗(yàn)速度,全程采用速度控制就可兼容兩個(gè)階段的控制特性要求。但對于只有力控制一種模式的電子試驗(yàn)機(jī),如果電子試驗(yàn)機(jī)的響應(yīng)特別快(這是自動控制努力想要達(dá)到的目的),則屈服發(fā)生的過程時(shí)間就會非常短,如果數(shù)據(jù)采集的速度不夠高,則就會丟失屈服值(原因第2點(diǎn)已說明),優(yōu)異的控制性能反而變成了產(chǎn)生誤差的原因。所以在選擇電子試驗(yàn)機(jī)及控制方法時(shí)不要選擇單一的載荷控制模式。
  
  3、電子試驗(yàn)機(jī)數(shù)據(jù)采集速率太低
  
  目前模擬信號的數(shù)據(jù)采集是通過A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)的。A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多,但在電子試驗(yàn)機(jī)上采用zui多的是∑-△型A/D轉(zhuǎn)換器。這類轉(zhuǎn)換器使用靈活,轉(zhuǎn)換速率可動態(tài)調(diào)整,既可實(shí)現(xiàn)高速低精度的轉(zhuǎn)換,又可實(shí)現(xiàn)低速高精度的轉(zhuǎn)換。在電子試驗(yàn)機(jī)上由于對數(shù)據(jù)的采集速率要求不是太高,一般達(dá)每秒幾十次到幾百次就可滿足需求,因而一般多采用較低的轉(zhuǎn)換速率,以實(shí)現(xiàn)較高的測量精度。但在某些廠家生產(chǎn)的電子試驗(yàn)機(jī)上,為了追求較高的采樣分辨率,以及*的數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定性,而將采樣速度降的很低,這是不可取的。因?yàn)楫?dāng)采樣速度很低時(shí),對高速變化的信號就無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集。例如金屬材料性能試驗(yàn)中,當(dāng)材料發(fā)生屈服而力值上下波動時(shí)信號變化就是如此,以至于不能準(zhǔn)確求出上下屈服點(diǎn),導(dǎo)致試驗(yàn)失敗,結(jié)果丟了西瓜撿芝麻。

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