一、概述：
SPK系列微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，主要用于檢測(cè)、研究金屬材料及其構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)機(jī)械性能試驗(yàn)。
本試驗(yàn)系統(tǒng)采用液壓伺服馬達(dá)、全數(shù)字式微機(jī)伺服調(diào)速控制技術(shù)，系統(tǒng)穩(wěn)定、，與世界同步。自動(dòng)跟蹤測(cè)量材料的扭轉(zhuǎn)角、峰值保持、自動(dòng)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)字顯示扭矩值、扭角、加荷速率及T-φ試驗(yàn)曲線，并打印T-φ試驗(yàn)曲線及材料的 T、τb及切變模量G等符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)報(bào)告。
采用高精度傳感器、測(cè)量放大器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)扭矩、扭角、加荷速率等工程量的多種控制。選用廠家的外購(gòu)件，充分保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，試驗(yàn)軟件在WINDOWS98/XP/2000平臺(tái)下工作，全中文界面，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，試驗(yàn)條件和試驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)存盤，顯示、打印符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)成組試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)曲線、試驗(yàn)報(bào)告，是科研院所、大專院校理想的高性價(jià)比的試驗(yàn)設(shè)備。
本試驗(yàn)系統(tǒng)除可滿足進(jìn)行常規(guī)的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)外，還可用于進(jìn)行扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)。
二、設(shè)備功能：
1、能進(jìn)行金屬和非金屬材料的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，滿足“金屬室溫扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法”的要求。
2、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為液壓伺服馬達(dá)、全數(shù)字伺服控制器
3、基于Windows2000NT或XP操作系統(tǒng)的試驗(yàn)控制軟件，除保證試驗(yàn)正常進(jìn)行外，能對(duì)傳感器進(jìn)行非線性修正，對(duì)使用者實(shí)行分權(quán)限管理；具有多圖形顯示窗口，單位換算功能。
4、可以使用EXCEL等軟件與試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通訊。
三、主要技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)：
1、負(fù)荷：30000Nm
2、扭矩測(cè)量范圍：2%—99%
3、扭矩測(cè)量精度：示值的±1%以內(nèi)
4、扭矩角測(cè)量范圍：0—±9999°
5、扭矩角測(cè)量精度：示值的±1%以內(nèi)
6、夾頭間距離： 4500mm
7、夾持試樣尺寸：φ10—φ300mm
8、扭轉(zhuǎn)速度：0—360°/min
四、設(shè)備配置：
1、微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)主機(jī) 一臺(tái)
2、高精度正反雙向扭矩傳感器 一只
3、全數(shù)字扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)伺服控制系統(tǒng) 一套
4、微機(jī)控制扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)控制軟件 一套
5、試驗(yàn)夾具 一套
6、計(jì)算機(jī)（CPU 2.4G/256M/40G/17 純平） 一臺(tái)
7、A4幅面彩噴打印機(jī) ( hp) 一臺(tái)
五、工作原理與組成
該系統(tǒng)主要由可施加正反兩個(gè)方向扭矩的主機(jī)，微機(jī)控制自動(dòng)加載、電子測(cè)量單元組成。
（一） 試驗(yàn)機(jī)主機(jī)
試驗(yàn)機(jī)主機(jī)由扭矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)夾具、導(dǎo)軌、試驗(yàn)夾具移動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。
（二）電子控制系統(tǒng)
由傳感器前置放大器、模擬濾波器、工頻濾波陷波器，功率調(diào)節(jié)單元等組成。
試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)為集散式全數(shù)字閉環(huán)微機(jī)控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱該系統(tǒng)），由處于上位的計(jì)算機(jī)和多個(gè)能獨(dú)立完成多參量控制、數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理任務(wù)的單片機(jī)等部分組成。上位計(jì)算機(jī)與四個(gè)通道控制單片機(jī)之間以異步并行、主從方式傳送數(shù)據(jù)，各單片機(jī)在獨(dú)立完成預(yù)設(shè)、隨機(jī)指令任務(wù)的同時(shí)，將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)形式傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)各通道試驗(yàn)設(shè)置參數(shù)、控制參數(shù)調(diào)節(jié)等進(jìn)行集中處理、統(tǒng)一管理，并將試驗(yàn)系統(tǒng)隨機(jī)控制參量發(fā)送給各單片機(jī)，通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)、的控制參量，進(jìn)行比較、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)控制加載。
該系統(tǒng)每個(gè)電氣控制通道包括以下各部分：
1． 扭矩傳感器前置放大器
2． 扭矩角傳感器前置放大器
3． 傳感器供橋電路
4． 自動(dòng)調(diào)零電路，自動(dòng)分檔電路。
5． 高速高精16位A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
6． 誤差比較電路
7．PID調(diào)節(jié)器
8．控制通道切換電路
9．伺服功率放大器
10．邏輯控制單元
上述各部分組成一個(gè)通道的完整的控制系統(tǒng)。每個(gè)通道采用相同的工作方式，通過上位機(jī)對(duì)各通道板發(fā)送控制指令，各通道完成獨(dú)立的伺服控制。
系統(tǒng)PID參數(shù)全部由D/A調(diào)節(jié)，無電位器設(shè)計(jì)。
（三）、軟件系統(tǒng)
1、控制軟件
Windows98/2000/XP環(huán)境下的試驗(yàn)控制和數(shù)據(jù)處理軟件，界面友好，操作簡(jiǎn)單，輕松完成試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置、試驗(yàn)控制、數(shù)據(jù)處理。
1、程序界面，如圖6
圖6 試驗(yàn)界面
本試驗(yàn)系統(tǒng)除可滿足進(jìn)行常規(guī)的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)外，還可用于進(jìn)行扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)。在“試驗(yàn)選擇”項(xiàng)目中，可選擇“常規(guī)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)”或“扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)”。
圖8 參數(shù)設(shè)置
保護(hù)參數(shù)中可進(jìn)行扭矩的上下限及相對(duì)轉(zhuǎn)角的設(shè)定。
圖9 試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)確度的標(biāo)定
（四）、數(shù)據(jù)處理
1、獨(dú)立的ACCESS試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)
試驗(yàn)數(shù)據(jù)以多種文件格式保存，可導(dǎo)入在WORD、EXCEL、ACCESS、MATLAB等多種軟件下，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、編輯、分類、擬合試驗(yàn)曲線等操作。
2、智能化的自動(dòng)存儲(chǔ)功能
在試驗(yàn)者沒有命名設(shè)置保存的情況下，系統(tǒng)將試驗(yàn)項(xiàng)目以試驗(yàn)執(zhí)行日期和時(shí)刻，自動(dòng)命名保存。安全、方便，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
3、超級(jí)系統(tǒng)管理功能
試驗(yàn)項(xiàng)目以試驗(yàn)類型分類、編號(hào)排序，存儲(chǔ)在試驗(yàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)置的“年、月、日”只要查看試驗(yàn)時(shí)間，便可以立即找到所需資料。
4、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、曲線再現(xiàn)、逐點(diǎn)遍歷功能強(qiáng)大
對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)能曲線再現(xiàn)、逐點(diǎn)遍歷、整體或局部進(jìn)行無級(jí)放大顯示。
5、試驗(yàn)數(shù)據(jù)取舍自由
用戶可以對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)中無效或要報(bào)廢的紀(jì)錄從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除、清理。
6、可以選擇試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否修約，修約前后的數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)，方便校驗(yàn)。結(jié)果計(jì)算中對(duì)屈服材料可自動(dòng)判斷。
7、試驗(yàn)報(bào)告可以打印預(yù)覽、自由設(shè)置輸出格式。
