纺织品力学性能检测及仪器研究

2020-11-26陈绍达王国强麻可爱

商品与质量 2020年38期

陈绍达王国强麻可爱

温州市大荣纺织仪器有限公司浙江温州 325000

随着我国的经济活力不断被激活，人们的生活水平得到了较大的改变，为了改善生活品质，对服装以及家用纺织品等方面的要求越来越高。企业在生产更好的纺织品的同时，也在进行纺织品的力学性能检测，并且重视的程度逐年上升。目前随着纺织品类型以及纺织品的应用场合不断增加，对纺织品的力学性能检测的方法以及仪器也越来越多，测试的方法针对性更强，也更加的专业。

1 现代概念材料试验机的产生

现代概念的材料试验机诞生于上世纪40 年代中期，其发明者是美国麻省理工学院的两位学生。而在此之前，杜邦公司为了满足美国军方的要求，已经研制出一种新材料锦纶66，从而替换原有的用丝绸制成的降落伞，但锦纶66 与丝绸之间的力学性能差距还没有一个合适检测方法来确定。以前对纺织材料进行检测的试验机利用的都是杠杆原理，对材料应力与应变之间的关系不能够较为全面的进行反映。而为了能够满足这种需求，经过不断的探索研究，才诞生了具有现代概念的材料试验机[1]。

2 电子材料试验机的基本原理

2.1 纺织材料试验机的基本原理

纺织材料在电机以及传动机构的作用下，会产生拉伸、压缩、弯曲等变形，同时会给传感器施加同样大小的作用力，使得传感器会产生比较微小的变化。因为传感器通常采用的是基于电阻应变片这种类型的传感器，因此传感器产生微量的变化后便能够转换成电信号，经过数字变换器将电信号转换成中央处理单元能够直接识别的数字信号，通过中央处理单元的进一步处理，将最终得到的结果呈现出来。

2.2 传感器

传感器能够将力的轻微变化转换为电信号，其中比较常用的有电阻式传感器以及电感式传感器等。其中电阻应变式传感器是利用金属丝在外力作用下发生机械变形后其电阻值将发生变化，从而实现电量输出的一种传感器。电阻式传感器因为其结构简单、性能稳定、灵敏度高、性价比强、抗干扰能力强的优点，在测量领域应用十分广泛。

在电子材料试验机的发展过程中，传感器的精度需求越来越高，对试验机传感器的采集电路要求也越来越精准。目前国内厂家的传感器和采集电路基本采用了差分信号采集和基准电压的模式进行设计。

2.3 中央处理单元

在测试机的同一个系统当中，中央处理器主要采用的是单片机，属于核心器件，其相关的性能对测试机的整体性能会有比较直接的影响，具体如下。

因为测试机整机的内部存在较多的电子元器件、电机以及驱动器等，并且因为外部电源会产生电噪音等，可能会导致测试机出现紊乱或者死机等故障。而这主要取决于芯片厂家的技术水平，而仪器厂家主要是在器件选型、应用电路的设计以及程序语言的设计中加以避免。

随着目前技术的发展，测试机的测试速度呈现出快速化、多样化的趋势，测试完成后对强力、伸长等数据的处理量越来越大。这种要求也导致了测试机的单片机从8 位升级到16 位，又从16 位升级到了32 位。在32 位的单片机下，又从常规芯片类型升级到增强芯片类型。而在程序设计过程中，软件设计也从常规的C 语言模式升级到了实时系统模式[2]。

在单片机的实时系统模式，各大厂家的设计技术人员也渐渐地从uC/OS 等实系统模式发展到了Rtthread 等实时系统模式。

③计算机的兼容能力通常十分重要。随着个人计算机的广泛应用，已经能够方便的对大量的信息数据进行处理，各个仪器厂家也都开发了不同PC 机的联接技术，从而满足了越来越多、功能不同、测量方法不一致的各类标准对仪器的要求。

而一些功能强大的测试机甚至已经发展到了智能化的程序，用户可根据自身的测试要求，对测试机的测量流程进行自编辑，测试结果的计算公式自编辑。从而扩宽了测试机的使用范围。

2.4 电机及其驱动系统

2.4.1 电机响应时间

这部分是整机最关键的部分，对测试的范围以及设备长期运行时的可靠性有直接影响。比如，需要将某一个试样拉伸到屈服点附近，并在这种负荷下保持较长的时间，之后对材料的变形或者内部结构的变化进行检测，这时要求驱动器能够在一个时间段内完成从静止到拉伸再到停止的过程，这个时间段就是驱动系统的响应时间，响应时间越短，整机对各种特殊测试越能够比较容易的完成[3]。

2.4.2 速比范围

速度范围指的是驱动系统最大速度与最小速度的比值，比值越大测试机的使用范围越广。

2.4.3 多种保护

因为具体使用的环境有所差异，因此驱动系统需要具备较好的过压以及过流等多重保护功能，从而使整机具有较长的使用寿命。

2.4.4 运行精度

目前各大厂家在电机及其驱动系统方面，大多采用了高精度的伺服电机，甚至是进口的高精度伺服电机。从而实现了测试机在驱动方面下对速度、伸长、应变等方面的高精度要求。