Page 39 - 理化检验-物理分册2018年第十一期
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杨延华: 引伸计的应用现状及发展趋势


            子引伸计与单侧电子引伸计的主要不同之处在于,                             的, 核 心 是 图 像 传 感 器 ( Char g eＧcou p led Device ,
            双侧电子引伸计感受拉伸试样标距段变形的两块内                            CCD ) 感光元件, 将光强度按一定比例转换成电信号
            刀片的刀刃与试样的接触点不是在试样一侧的一条                             输出  [ ８Ｇ９ ] .
            母线上, 而是在分别与试样对称的两侧的接触点上,                               视频引伸计测量系统主要由光源部分、 CCD 摄
            测量的是试样标距 l 内部的斜线 ad 的伸长量, 这种                       像头、 图像采集器、 图像处理、 计算机和检测软件等
            伸长量与标距l 的纯拉伸伸长量 Δl 有着恒定的函                          组成.测试试样在无影光源照射下, 首先经过 CCD
            数关系, 并且斜线 ad 的总伸长量与偏心拉伸的弯                          感光摄像, 由图像采集器提取试样宏观变形, 再经图
            曲变形无关      [ ４ ] .                                 像处理对比和计算变形量, 输出应变信号给计算机,
                 由于电子引伸计具有价格实惠、 便于安装等优                         此时从力传感器上同步传输应力信号给计算机, 由
            势, 且易与电子万能试验机、 电子传感器等配合联机                          计算机将应变信号和应力信号合成输出应力 Ｇ 应变
            使用, 电子引伸计被国内外的相关行业广泛地使用.                           曲线.视频引伸计的测量原理如图 ５ 所示.
            张辉   [ ５ ] 针对老式材料试验机测控系统改造的实际需
            求, 以高性能、 低功耗单片机 ST C１２L５A６０S２ 为
            核心, 设计了电子引伸计信号采集系统.该系统硬
            件电路设计以仪用运算放大器 AD６２０ 作为信号放
            大芯片、 以 １６ 位 ΣＧΔ 型模拟( A )/ 数字( D ) 转换芯
            片 AD７７９２ 为模数转换器件.该系统既可通过串口
            与上位计算机通信, 通过软件配置实现试验结果的
            直观显示, 又可与液晶屏构成独立的系统, 能满足力
            学性能试验和生产加工现场的实际功能需求, 具有

            较大的实用价值.
                 许子龙基于电子引伸计和动态多通道自动采集                                     图 ５  视频引伸计测量原理示意图
            技术, 结合电子万能试验机加载系统完成了对超小                                 Fi g 敭５ Schematicdia g ramofmeasurin gp rinci p leof
            型试样的弯曲刚度的测定            [ ６ ] .吕红萍 [ ７ ] 介绍了一种                      videoextensometer
                                                                   视频引伸计是利用亚像素法原理测量试样变形
            数字智能式电子引伸计, 利用模拟 / 数字电子技术、
            微处理器技术等理论, 进行引伸计的数字智能化系                            的, 其核心是 CCD 元件, 电信号与光强度成比例输
                                                               出.因此, 可以用非接触方式同时测量纵向和横向
            统设计, 开发了模拟传感器的数字输出与补偿技术、
            数字电路组件及接口技术, 减少了工序, 实现了低成                          两个方向的变形量, 其测量范围由镜头焦距决定, 配
            本, 并提高了精度.数字智能化引伸计支持形变传                            备不同焦距的镜头, 可获得各种测量范围的量程.
            感器的升级, 同时支持负荷、 温度、 湿度、 位移、 超声                      视频引伸计测量系统主要包括光源部分、 定位架、
            波等传感器的升级, 为后续开发与创新提供了技术                           CCD 摄像头、 图像采集卡、 PC 机和检测软件等.

            空间.智能引伸计能够完成形变信号检测和处理、                                 CCD 成像技术检测拉伸变形量时, 刻画在拉伸
                                                               材料上的标志线的位移测量精度直接影响到拉伸变
            逻辑判断、 闭环控制、 双向通信、 循环自检和自诊断、
            自动校正和补偿、 自动计算等功能.数字智能式电                            形量的计算     [ １０ ] , 利用 CCD 接收标志线图像时, 由于
            子引伸计具有灵敏度高、 响应时间短、 迟滞性低、 稳                        CCD 光敏元的感光程度有所差异以及标志线本身
            定性和耐久性好等特性, 具有普通引伸计达不到的                            的离散性, 导致 CCD 在标志线信号的基础上产生抖
            精确 度 和 可 靠 度, 更 重 要 的 是 其 支 持 即 插 即 用              动性起伏, 出现毛刺或异常点, 产生随机噪声, 从而
            ( PNP ) 功能, 这有利于其在全自动加工设备和智能                       影响插值的效果.同时, 通过小波变换对输出信号
            化的检测仪器设备中得到大量的应用.智能电子引                             进行去噪处理, 起到了滤除高频噪声、 平滑输出曲线
            伸计较好地填补了目前国内第三代数字智能化形变                             的效果.同时, 采用最小二乘法进行曲线拟合, 使位
            传感器产品和生产技术上的空白.                                    移精度达到了 CCD 光敏元尺寸的 １ / １０ .
                                                                   德国 Zwick 、 美国Instron 、 日本 Shimadzu 和英
            ３  视频引伸计
                                                               国Imetrum 公司先后开发了系列视频引伸计产品,
                 视频引伸计是利用亚像素法原理测量试样变形                          在技 术 上 都 达 到 了 比 较 高 的 水 平. 其 中, 德 国
                                                                                                        ８ ０ ７
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