近年恒宇儀器研發(fā)的電子式萬能材料試驗機先后采用了四種不同的控制方式：第一種是采用松下電動機及控制器技術(shù)，只能實現(xiàn)等速模擬控制的電子式萬能材料試驗機；第二種是采用單片機組成測量、控制單元，通過計算機與之通信實現(xiàn)模擬控制的電子式萬能材料試驗機，這種控制方式雖然實現(xiàn)了等速、等應(yīng)力、等應(yīng)變控制，但在實驗過程中各種控制方式無法相互切換；第三種是以386計算機為內(nèi)核的測量控制技術(shù)，各生產(chǎn)廠家另配計算機及實驗軟件與之通信的電子式萬能材料試驗機，該方式只能實現(xiàn)程序控制，對實驗員素質(zhì)要求較高；第四種是采用數(shù)字式脈沖調(diào)寬技術(shù)，全數(shù)字閉環(huán)多功能控制的電子式萬能材料試驗機，其測量控制系統(tǒng)既可以實現(xiàn)程序控制實驗，又可以實現(xiàn)隨機控制實驗，在實驗過程中，各種控制速率及控制方式均可以互相平滑地切換。電子式萬能材料試驗機由于采用了傳感技術(shù)、自動化檢測、微機控制等較先進(jìn)的測控技術(shù)，不僅可以完成拉伸、壓縮、彎曲、剪切等常規(guī)實驗，還能進(jìn)行荷載或變形循環(huán)、蠕變、松弛、應(yīng)變疲勞等一系列靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)性能實驗，具有測量精度高，加載控制簡單，實驗范圍寬，可以對整個實驗過程進(jìn)行預(yù)設(shè)和監(jiān)控，通過強大的后處理技術(shù)直接提供實驗分析結(jié)果和實驗報告，再現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)等優(yōu)點。
2014年恒宇儀器研發(fā)的拉力機工作原理如下：
1．加力系統(tǒng)
試驗機的加力機構(gòu)裝于主機機架內(nèi)，兩滾珠絲杠垂直分裝在主機左右兩側(cè)，活動臺內(nèi)的兩套螺母用滾珠與相應(yīng)的滾珠絲杠嚙合。工作時，交流伺服電動機經(jīng)齒形皮帶減速后驅(qū)動左右絲杠同步原地轉(zhuǎn)動，活動臺內(nèi)與之嚙合的螺母便帶動活動臺下降或上升?；顒优_下降時，對于“上拉下壓式”試驗機，上部空間為拉伸區(qū)，下部空間為壓縮與彎曲區(qū)，而活動臺上升時應(yīng)空載運行，不能施加荷載；對于“下拉上壓式”試驗機，活動臺上升時，下部空間為拉伸區(qū)，上部空間為壓縮與彎曲區(qū)，活動臺下降時，應(yīng)空載運行，不能施加荷載?；顒优_升降及其速度控制有兩套并行裝置：一套是位于主機右立柱上的手動按鍵式控制盒，有啟動按鈕、停止按鈕、慢速和快速升降按鈕、試樣保持按鈕等，供裝卡試樣時調(diào)整活動臺位置和啟動實驗時使用；另一套直接由微機控制，主要供試驗加力時使用。在設(shè)備的適當(dāng)位置還需另外配有緊急停機按鈕，供實驗過程中出現(xiàn)意外情況時使用。有些試驗機還配有升降停選擇鈕和調(diào)速電位器。
2．測力系統(tǒng)
當(dāng)夾持好試件后，橫梁運動時，通過夾具施加一個力給試樣，與試樣一端相連的測力傳感器受力后，產(chǎn)生一個微弱的信號，此信號經(jīng)測量系統(tǒng)放大并經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，送給微機進(jìn)行采集、處理、線性修正，從而顯示出所測到的力值。測力傳感器一般固定在橫梁中央，并與下夾頭和壓頭相連接。由于電子式萬能材料試驗機最容易損壞的部位是傳感器，因此幾乎所有電子式萬能材料試驗機都配有限位開關(guān)，有強制限位和臨時限位開關(guān)，用來保護(hù)傳感器。所以，實驗人員在使用過程中必須認(rèn)真調(diào)整，靈活使用。
3．試樣測量系統(tǒng)
將小變形或大變形傳感器裝夾在試樣上，由于試樣的伸長，引起了小變形(標(biāo)定值)或大變形的相對運動，小變形或大變形傳感器經(jīng)由測量系統(tǒng)放大或計數(shù)，并由A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳送給微機，微機再通過線性修正，從而顯示出所測到的變形值。
4．活動橫梁位移測量與控制系統(tǒng)
由于絲杠的運動，帶動了連接在絲杠頂端的編碼器轉(zhuǎn)動，編碼器首先將轉(zhuǎn)動的角度信號送給測量系統(tǒng)，然后再送至微機，這樣便完成了位移的測量。所測量到的橫梁的位移，也就是試樣發(fā)生的整體變形。對活動橫梁位移還有限位控制，通過靈活調(diào)整橫梁的“強制限位”裝置和“活動限位”裝置可以有效保護(hù)設(shè)備的使用安全。
5．微機自動測試與控制系統(tǒng)
電子式萬能材料試驗機采用了主從結(jié)構(gòu)的計算機控制系統(tǒng)。試驗機的測量、控制等功能模塊內(nèi)嵌于微處理器中作為下位機，下位機主要完成功能模塊內(nèi)部功能控制，如測量模塊的標(biāo)定、調(diào)零、換擋，控制模塊的參數(shù)設(shè)定，各種保護(hù)的自診斷等。主控計算機通過CPIB總線管理，控制試驗機的測量與控制模塊的下位機組建，并完成各種功能的力學(xué)性能測試。
注意：
試樣變形測量有兩種方式，一是通過安裝在活動橫梁與立柱之間的位移傳感器，測量橫梁的位移，也就是試樣發(fā)生的整體變形；二是通過另外加裝的電子引伸計精確測量試樣標(biāo)距內(nèi)的局部變形。這兩種變形信號都能輸出至計算機進(jìn)行必要的切換、采集、處理。
二、操作步驟
(1)打開主機電源，預(yù)熱(一般要求預(yù)熱10min左右)。
(2)啟動計算機和打印機。
(3)按下主機手動微調(diào)面板上的啟動按鈕或啟動計算機上設(shè)備的控制軟件。
(4)安裝試樣，先上夾頭，后下夾頭，需要時手動調(diào)整活動臺位置。
(5)必要時，還要在試樣上安裝引伸計。
(6)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定或通過計算機在設(shè)備的控制軟件界面上選擇實驗方案，并對傳感器清零。
(7)在確認(rèn)實驗設(shè)備連接無誤后，啟動實驗運行按鈕。
(8)待實驗結(jié)束后，分析、處理數(shù)據(jù)，顯示并打印出試驗結(jié)果。
三、注意事項
拉力試驗機是一種多參量、多功能、高精度、智能型的力學(xué)實驗設(shè)備，為了杜絕事故的發(fā)生，在使用過程中應(yīng)特別注意下列事項：
(1)在主機開動前，必須把位移行程限位保護(hù)裝置調(diào)整好，以保證在實驗時活動橫梁不與上橫梁或工作臺相撞。
(2)試驗機單向加載不應(yīng)超過荷載傳感器額定量程的80％，雙向循環(huán)加載其拉伸與壓縮荷載不宜超過荷載傳感器容量的60％。
(3)拉伸夾具夾持試樣部分的長度不得少于夾塊長度的80％。
(4)荷載、變形測量儀器應(yīng)預(yù)熱30min后方可開機進(jìn)行實驗。
(5)新傳感器與放大器配套使用前，必須對放大器各擋滿度進(jìn)行標(biāo)定。
(6)當(dāng)試驗機處于應(yīng)力(或應(yīng)變)控制中時，可進(jìn)行力值換擋，不能進(jìn)行變形換擋。
(7)調(diào)整傳感器的各種校準(zhǔn)參數(shù)時，必須嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，否則容易造成事故。
(8)實驗過程中若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)迅速按“急停”鍵，然后查找原因，排除故障，待系統(tǒng)正常后再按正確步驟進(jìn)行實驗。