摘 要
文章介绍了液压式万能材料试验机的技术改造内容及改造原理、改造后试验机的功能，通过改造，极大地提高了设备的试验精度和实用性，减轻了人工劳动的工作量，并节约了大量设备投资费用，使传统设备得到升级换代。
主题词 万能材料试验机 技术改造
液压式万能试验机由于结构简单，操作方便，深受用户的欢迎，现在一些实验室、工矿企业和研究机构至今仍拥有大量的这种设备，随着教学信息化和网络化的发展，我校现有多台液压式万能材料试验机，由于购置时间较长，且使用频繁，精度和技术水平已经远远达不到现在试验教学的要求，因为经费紧张，不能全部购买新的，因此，我们决定将它进行技术改造。
1. 改造内容
1.1、指示系统的改造
由于试验机是近二十年前生产的，数据显示系统是度盘指针显示，且只能指示力值，有三档可调，误差大，精度不高。改造后，精度提高了一个等级，具有四档换位功能，使从前试验机没办法做的小量程试验现在可以精确地进行，并由计算机屏幕实时显示力值，变形值，时间，速度等数据。
1.2、数据处理自动化
材料的特征点（上屈服点，下屈服点，ZUI大点，断裂点），弹性模量E，断面收缩率等实验结果，自动处理显示，可以输出打印，并可以实时屏幕显示变形——试验力曲线，时间——试验力曲线。
1.3、试样夹持机构的改造
试样夹持方式由人工手动夹持改为液压自动夹持，由于人工手动夹持在试验初期夹持不紧，容易造成试件滑动，严重影响实验结果，改为液压自动夹紧装置后，彻底解决了这一困绕学生多年的问题，使学生实验时轻松许多。
2．改造原理
2.1、放大器及计算机单元的改造原理
油源控制部分对主机液压进行控制并施加试验力，试验力由压力传感器变送出来，转化为与力值成正比例的电压信号，通过力放大器进行放大，满量程为10V，送到计算机内AD卡中。试样在变形过程中，变形量通过引伸计变送出来，采用同样原理把变形信号也送到计算机内的AD卡中。AD卡把力和变形两路模拟信号转化为数字信号，并送到计算机进行数据处理，试验完成后打印机打印试验结果。
原理方框图如下：
图1 放大器及计算机单元原理
2..1、放大器单元
放大器为双路放大器，内部采用高精度，低漂移的差动运算放大电路，其主要作用是把压力传感器和变形传感器（引伸计）输出的微弱电压信号进行比例放大，每级满量程放大到10V，并完成1，2，5，10四档量程的转换，扩展了试验机的测量范围，提高了小试验力和小变形量的测量精度。
放大器设计有内校准功能，当按下标定按钮时，相当于给输出端接入一个稳定的直流电平，经过多级比例放大，送入到计算机内部，标定值在屏幕上显示出来。如果标定值和给定标准标定值不符，可以通过调节试验力或变形校准电位器，使显示值等于给定标准标定值。由于采用了内校准方法，从而免去了用测力计或引伸计标定仪校验的麻烦，也保证了试验数据的准确性。
为了保证试验机的工作安全，还设计有试验力超载保护功能，当试验力超过每档满量程的2—5%时，油源可停止工作。
2.1.2、计算机单元
计算机主要完成试验数据的采集，处理，显示，打印及绘图等工作。采用键盘操作，人机对话形式，实现试验参数及报表参数的输入。屏幕显示试验力，变形数据，加荷和变形速率，实时显示试验力—变形曲线或者试验力—时间曲线。打印机打印材料的特征点（上下屈服点，ZUI大点，断裂点），弹性模量，断面收缩率等实验结果。
根据材料特性和试验实际需要，试验可分为有明显屈服，无明显屈服和使用引伸计，不使用引伸计等情况。若材料有明显屈服，计算机则自动处理屈服点，ZUI大点，断裂点等结果，若材料无明显屈服，计算机则自动处理规定非比例伸长应力，ZUI大点，断裂点。使用引伸计则显示和绘制试验力—变形曲线，并且报告有特征点的伸长率，若不使用引伸计则显示和绘制试验力—时间曲线，报告无伸长率一项。
2.2、液压夹持系统原理
液压夹持系统就是通过油压源过来的高压油带动夹持油缸上下运动，从而夹紧或松开试件，其动作通过安装在试验机夹持装置附近立柱上的操作按钮控制电磁换向阀来实现的。
其液压原理图如下：
图2 液压夹持系统原理
油箱（1）内的油被油泵（2）吸入，经油泵将高压油送至溢流节流阀（3）（即送油阀），通过旋转送油阀手轮，可将高压油一路送至工作油缸（4），使活塞上升，另一路送至电磁换向阀，用于控制夹紧和松开。通过旋转回油阀（4）的手轮，可使工作油缸内的油回油箱，使活塞下降。
3． 改造后的功能
（1）计算机屏幕显示数据，变形，加载速率，变形速率。
（2）变形—试验力曲线，时间—试验力曲线实时显示。
（3）材料特性点（上下屈服点，ZUI大点，断裂点），弹性模量，断面收缩率等实验结果可以整理成报表。
（4）支持打印机及绘图仪对实验结果的打印和实验曲线的绘制，屏幕所见即报表所得。
（5）可进行成批实验报告及检验报告的打印和存储，永久性的保留实验报告。
（6）可进行人工数据处理。
（7）可进行人机对话式成批实验参数及报表参数输入。
4． 结论
通过改造大大提高了试验机的技术水平，使试验机的精度提高了一个等级，实验结果更加准确可靠，且能大批量进行实验，为以后实验室对外开放提供了良好的设备保障条件，并节约了大量设备投资费用，改造后的每台液压式万能试验机，包括计算机、打印机在内，总共花费二万多元人民币。
