塑料原材料检测，材料拉伸试验

测量系统

1 、 力值的测量

通过测力传感器、 放大器和数据处理系统来实现测量， *常用的测力传感器是应变片式传

感器。

所谓应变片式传感器， 就是由应变片、 弹性元件和某些附件(补偿元件、 防护罩、 接线插座、

加载件组成)， 能将某种机械量变成电量输出的器件。

应变片式的拉、 压力传感器国内外种类繁多， 主要有筒状力传感器、 轮辐式力传感器、 S 双

连孔型传感器、 十字梁式传感器等类型。

从材料力学上得知， 在小变形条件下， 一个弹性元件某一点的应变 ε 与弹性元件所受的

力成正比， 也与弹性的变形成正比。 以 S 型传感器为例， 当传感器受到拉力 P 的作用时， 由于

弹性元件表面粘贴有应变片， 因为弹性元件的应变与外力 P 的大小成正比例， 故此将应变片接

入测量电路中， 即可通过测出其输出电压， 从而测出力的大小。

对于橡胶拉力测试仪传感器， 一般采用差动全桥测量， 即将所粘贴的应变片组成桥路， R1 、

R2、 R3、 R4， 实际为阻值相等的4片(或8片)应变片， 即 R1 =R2=R3=R4， 当传感器受到外力(拉

力或压力)作用时， 传感器弹性元件产生应变而使各电阻值发生变化， 其变化值分别为△R1 △、

R2 、 △R3 、 △R4 ， 结 果 原 来 平 衡 的 电 桥 ， 桥 路 就 有 电 压 输 出 ， 设 △E 则 △E=

[R1 R2/(R1 +R2)2 ]△R1 /R1 -△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4)U 式中 U 为外电源供给桥路的电压进

一步筒化有△E=[R2/4R2](△R1 /R-△R2/R+△R3/R-△R4/R)U 将△Ri/Ri=Kε i 代上上式则有

△E=[UK/4](ε 1 -ε 2+ε 3-ε 4)

简单来说， 外力 P 引起传感器内应变片的变形， 导致电桥的不平衡， 从而引起传感器输出

电压的变化， 我们通过测量输出电压的变化就可以知道力的大小了。

一般来说， 传感器的输出信号都是非常微弱的， 通常只有几个 mV， 如果我们直接对此信

号进行测量， 是非常困难的， 并且不能满足高精度测量要求。 因此必须通过放大器将此微弱信

号放大， 放大后的信号电压可达1 0V， 此时的信号为模拟信号， 这个模拟信号经过多路开关和

A/D 转换芯片转变为数字信号， 然后进行数据处理， 至此， 力的测量告一段落。