만능 시험기의 측량 시스템은 실현된다 "역치-변위-응변"의 3대 핵심 물리량을 정확하게 채집한 핵심 모듈의 작업 논리는 다음과 같이 요약할 수 있다: 전용 센서를 통해 역학/기하학적 신호를 전신호로 변환하고, 신호 조정, 계수 변환을 거친 후 제어 시스템에서 계량화 가능한 테스트 데이터로 처리하며, 최종적으로 역학 곡선과 파라미터 보고서를 생성한다.전체 과정은"고정밀도, 고응답, 저소음"요구를 만족시켜야 하며, 다음은 핵심 구성 요소, 워크플로우, 핵심 기술 세부 사항 등 세 가지 방면에서 해석 (설비 실조 원리와 결합) 을 전개한다.

1. 측정 시스템의 핵심 구성 요소 및 기능

측정 시스템은 "센서 → 신호 조정 → 데이터 수집 → 제어 시스템"의 4대 핵심 유닛으로 구성되며, 각 부품의 분업이 명확하고 협동 작업하여 신호 전달이 왜곡되지 않도록 확보한다:

2. 3대 핵심 물리량의 측정 원리(작업흐름 해체)

측정 시스템의 핵심은 정확한 포착이다 "힘 값, 변위, 변형", 3자 측정 논리는 비슷하지만 서로 다른 물리량에 대해 설계되었으며, 다음은 상세한 워크플로우입니다.

1. 힘값 측정: 응변편식 힘센서의 작업 논리(가장 핵심적인 측정 부분)

힘값 측정은 모든 역학 테스트의 기초이며 핵심은 다음과 같은 워크플로우에 따라 응변 편식 힘 센서에 의존합니다.

① 하중 전달: 테스트 시 샘플은 클램프를 통해 힘 센서의 탄성체 (예: 합금 강철 빔) 에 힘을 받고 탄성체는 하중 작용하에 미세한 변형 (보통 ≤ 0.1mm, 육안으로 볼 수 없음) 을 발생시킨다.

② 응변-전기신호 변환: 탄성체 표면에 부착된 응변편(금속 저항사 또는 반도체 재료)은 탄성 체형에 따라 신축/압축되어 응변편의 저항값 변화(응변-저항효과에 따름): 변형이 클수록 저항 변화가 커진다).

③ 브리지 회로 증폭: 응변편은 휘스톤 브리지를 구성하며, 브리지 격려 전원으로 안정 전압 (일반 5V 또는 10V) 을 제공하며, 저항치 변화는 브리지 출력의 미약한 전압 신호로 전환된다 (일반 μV급, 예를 들어 1000N 하중은 100 μV 신호에 대응한다).

④ 신호 조정: 미약한 전압 신호는 신호 증폭기를 통해 증폭 (1000~10000배에서 mV급으로 증폭) 되며, 동시에 저통 필터를 통해 전자기 간섭 (예: 전기기계, 전원에서 발생하는 고주파 소음) 을 필터링한다.

⑤ 모수 변환과 데이터 처리: A/D 변환기는 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 컨트롤러는 센서의 교정 계수(예: 1mV는 10N에 해당)에 따라 디지털 신호를 실제 힘 값(예: 100mV는 1000N에 해당)으로 환산하여 실시간으로 표시하고 저장한다.

2. 변위 측정: 래스터 / 레이저 변위계의 작동 논리

변위 측정은 고정장치 변위 (매크로 변위) 와 샘플 변위 (미시적 변형) 의 핵심 장치는 래스터 자 (주류) 와 레이저 변위 계 (고정밀도 장면) 입니다.

（1) 래스터 자 변위 측정 (대부분의 장치에 적용)

① 구조 구성: 래스터는 눈금자 래스터 (랙에 고정) 와 지시 래스터 (이동 클램프에 고정) 로 구성되며 두 래스터 사이에 미세한 간격 (약 0.1mm) 이 있습니다.

② 변위-광학 신호 변환: 고정장치가 이동할 때 래스터가 눈금자 래스터에 비해 미끄러지도록 지시하고, 광원(LED등)이 래스터를 비춘 후"모어 스트라이프"(간섭 스트라이프) 가 발생하며, 스트라이프 이동 속도는 고정장치 변위 속도와 정비례한다.

③ 광학-전기신호 변환: 광전탐지기 (예: 광저항) 는 모어 줄무늬의 명암 변화를 포착하여 펄스 전기신호 (위치가 클수록 펄스 수가 많다) 로 변환한다.

④ 데이터 처리: 컨트롤러는 래스터 자의 그리드 거리 (예: 20μm/그리드) 를 기반으로 실제 변위 (위치 = 펄스 수 × 그리드 거리) 를 계산합니다. 예를 들어 1000개의 펄스가 20mm 변위에 대응하여 정확한 측정을 실현합니다.

（2) 레이저 변위계 측정 (레벨 0.1 이상 고정밀 장치용)

원리: 레이저 빔을 발사하여 클램프나 샘플 표면을 비추어 반사 빔을 수신하고 이용 '비행시간법'(레이저 왕복 시간 측정) 또는'삼각측량법'(반사빔 오프셋 각도 측정)은 거리 변화를 계산해 변위 데이터를 직접 출력한다.

장점: 비접촉식 측정, 마찰 오차 없음, 해상도0.001mm，마이크로 스프링 변형 측정과 같은 작은 변위, 고정밀 테스트에 적합합니다.

3. 변형 측정: 스트레치 미터의 작동 논리 (미시적 변형을 위한 옵션)

변형은 재료 단위 길이의 형태 변수입니다.ε = L/L, L은 변형, L은 피치) 인덕터를 통해 측정해야 합니다.

① 장착 고정: 인신계의 두 개의 클립 팔을 시료의 피치 구간(예를 들어 금속 조각의 중간 50mm 구역)에 고정하여 견고한 클립이 견본에 손상을 주지 않도록 한다.

② 변형 전달: 시료의 스트레칭/압축 시 표거 구간에 미세한 변형이 발생하여 인신계의 탄성 소자 변형을 이끌어 내장된 응변편 저항 변화(원리 동력 센서)를 촉발한다.

③ 신호처리: 인신계가 출력한 전기신호를 조정, 변환한 후 컨트롤러는 표거리의 길이에 따라 응변을 계산한다(예를 들어 표거리 50mm, 형변 0.05mm, 응변 = 0.05/50=0.001=1000μm/m).

응용 장면: 금속 굴복 응변, 복합 재료 탄성 계량 등 고정밀 매개변수 테스트, 응변 제어 모드를 조합하여 폐쇄 루프 제어를 실현해야 한다.

3. 측정 시스템의 핵심 기술 세부 사항 (정밀도와 안정성 확보)

1. 신호 방해 방지 기술

전자기 간섭 차단: 센서 케이블은 차폐선, 신호 조정 모듈 접지(접지 저항≤4º), 모터, 인버터에서 발생하는 전자기 소음이 신호에 영향을 미치는 것을 피한다;

온도 보정: 힘 센서, 응변 필름 내장 온도 보정 저항, 환경 온도 변화로 인한 0점 표류 (예: 온도 변화당10 ℃, 드리프트 ≤ 0.005% FS)

2. 교정 및 오차 수정

출고 교정: 공장은 표준 측력기, 레이저 간섭기를 통해 센서를 교정하고, 구축 "입력 물리량-출력 전기신호"의 대응 관계, 저장 교정 계수;

정기 교정: 사용자는 매년 사용CNAS가 인증한 표준 기구 (예: 표준 블록, 표준 힘 센서) 교정, 교정 계수를 업데이트하여 측정 정밀도를 확보한다;

시스템 오차 수정: 소프트웨어는 기계 간격 (예: 슬래시 빈 스트로크), 랙 형태 변화 등 시스템 오차를 자동으로 수정한다. 예를 들어 사전 로드를 통해 슬래시 간격을 제거하고 강도 보상을 통해 랙 형태 변화로 인한 변위 오차를 수정한다.

3. 데이터 관련 수집 동기화

3대 물리량의 채집은 엄격히 동기화되어야 한다 (예: 샘플링 비율 일치)1000Hz），정확한'힘-변위''응력-응변'곡선을 그릴 수 있도록 각 시점의 힘 값, 변위, 응변 데이터가 일일이 대응하도록 합니다.

데이터 캐시 및 완성: 고주파 테스트 시 (예:5kHz 샘플링) 캐시 모듈을 통해 데이터를 임시로 저장하여 처리 속도 부족으로 인한 데이터 손실을 방지하고 곡선이 끊어지지 않도록 합니다.

4. 측정 시스템의 성능 지표와 모델 선택 참조

요약

만능 시험기의 측정 시스템의 본질은 "물리신호→전신호→디지털신호"의 전환과 처리시스템은 핵심은 고정밀도센서, 저소음신호조리, 고속동시채집 등 3대 기술에 의존한다.워크플로우를 다음과 같이 단순화할 수 있습니다.

센서는 힘, 변위, 응변을 미약한 전기신호로 변환한다;

신호 조정 단위는 신호를 확대하고 소음을 필터링합니다.

A/D 동글은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환합니다.

컨트롤러는 교정 계수에 따라 실제 물리량을 계산하고 관련 데이터를 동기화하며 곡선을 생성합니다./ 보고합니다.

모델 선택 시 센서 정밀도 (힘 센서) 에 중점을 두어야 한다≥ 0.05 레벨, 변위 센서 ≥ 래스터 자 레벨), 샘플링 비율 (≥ 1000Hz), 교정 호환성 (CNAS 교정 지원), 사용 시 정기적으로 센서를 교정하고 신호 케이블을 유지해야 측정 시스템이 장기적으로 안정적으로 신뢰할 수 있는 데이터를 출력할 수 있다.