--------溫州(zhou)方圓儀(yi)器(qi)有限公司

一、引言

隨著生活水平的提高，消費者對服裝、家用紡織品及各類生活用品的要求，已把關注點從耐用為主要要求逐步轉換為美觀、環保等。但“皮之不存，毛將焉附”，無論何種材料（或產品），若沒有足夠的強力，其它性能都無法體現。為此，對服裝面料的力學性能的檢測不但沒有放松，反而越來越受各種服裝及輔料生產企業的重視，并且隨著紡織品應用范圍的不斷擴大，測試方法也變得多樣化。

二、現代概念材料試驗機的派生

我公司生產研發紡織品及服裝檢測儀器多年，結合本人對強力機的理解，特作如下闡述，請各位專家、老師批評指正。

現代概念的材料試驗機開始于1946年，由麻省理工學院兩位在校研究生發明。此前杜邦公司應美國軍方要求，開發成功尼龍66，以期取代絲綢制成的降落傘，但其力學性能到底與絲綢有多大差距呢？為此急需新的測試手段。因為此前的測試機的根本原理都是杠桿式，無法全面反映材料的應力與應變之間的關系。

三、電子材料試驗機的基本原理

3.1 紡織材料的力學性能

紡織材料的力學性能包括強力和伸長兩方面，其性能與其它組成的基本單元---纖維的力學性能密不可分，天然麻纖維的伸長較小，其制成品較剛硬；而羊毛伸長大，其制成品較柔軟；化學纖維的強力與伸長可在加工過程中控制。除基本的拉伸斷裂特性外，它們在外力作用下的變形回復能力，也決定了紡織品的應用范圍及使用壽命，為此，需要測定紡織材料及其制成品的斷裂強力、反復拉伸特性及蠕變等。

3.2 紡織用材料試驗機的基本原理：

紡織材料在電機及傳動結構的作用（拉伸、壓縮、變曲等）下，產生變形并給傳感器施加相等的力，使傳感器產生微量變形，從而轉換成電信號（基于電阻應變片等傳感器），交由后級的模擬--數字變換器轉換成中央處理單元可識別的數字信號，并顯示或打印出測試結果。

3.3 傳感器：

傳感器用來將力轉變為電信號，可分為電阻式、電感式等。由于在稱重、天平等各行業的大量采用，現今的傳感器已形成大批量、多廠家的生產格局。故生產整套測試儀器廠家不約而同的采用成品傳感器。

3.4 中央處理單元：

如圖一所示，在測試機的統一的系統內，中央處理器（以單片機為主）是核心器件，以下幾方面決定了測試機的性能。

a. 由于整機內存在大量的電子元器件、電機、驅動器等元件，再加上外部電源的電躁音等都有可能形成干擾，使其紊亂、死機或出錯。此項指標主要取決于芯片廠商技術力量，儀器廠家主要在器件選型、應用電路的設計及匯編語言的設計上加以避免（如看門狗的設計）。

b. 隨著測試快速化、多樣化的發展，完成測試所要處理的數據量（如強力、伸長等）越來越大，現在國外先進廠家已有選用32位單片機的新型產品，國內仍以8位機為主。

c. 與計算機的兼容能力：

隨著個人計算機（PC機）的廣泛應用，其信息處理量大、操作方便等特點不言而喻，各儀器廠商均開發了PC機的聯接技術，其可靠性主要取決于單片機的兼容性。

3.5 電機及其驅動系統：

a. 電機響應時間

該部分是整機的“心臟”系統，決定其測試范圍及長期運行可靠性，如要求將某一試樣拉伸至屈服點附近，并保持在該負荷下若干時間以后，再測算材料的變形或內部結構的變化，此時要求驅動器—電機能在△t時間內完成一次從靜止到拉伸再停止的過程，△t即為驅動系統的響應時間，該值越小，則整機越能輕松完成較復雜的測試過程（如蠕變、定負荷、反復定負荷循環拉伸）。

b. 速比范圍

速度范圍指驅動器-電機系統能完成的較大速度與較小速度的比值，此值越大越能體現測試機的適用廣泛性。

c. 多種保護

由于使用環境（溫度、濕度、電源、操作人員素質）不同，要求驅動器-電機系統具有較好的過壓、過流、沖位等多重保護功能，以保證整機的長期耐用。

d. 發展過程

大多儀器廠家根據不同的電機設計如交流異步、直流、步進、變頻、直流伺服、交流伺服等，可通過以上幾項技術指標分辯各儀器性能的優劣。

3.6 應變（位移）測量

大部分紡織品的力伸長比較小，故常規強力機均以夾具鉗口位移來代替試樣變形量，但對于如芳綸制品、玻璃纖維、陶瓷及其它高模量纖維制品等小變形材料來說，不能忽略鉗內材料的變形，故對試樣變形的測量通常選取其被握持的中間區域（這就是“牽伸器”的測試原理）。

3.7 輸入輸出系統

因早期面對的測試任務較簡單（如斷裂強力、斷裂伸長等），故顯示方式采用LED為主流，但隨著測試范圍的擴大及測試要求的提高，LED的表達能力遠不能勝任，故在主機外掛接繪圖儀或打印機給出測試結果。測試過程所需相關參數，在開始測試前預先以代碼形式通過拔段開關輸入，操作過程相當煩瑣，故障率較高（任一誤設定、任一器件故障均會出錯或無法測試）。隨之而發展的藍屏及觸摸屏（俗稱人機界面）等的應用則大大減小故障隱患，并簡化操作。

近年來，由于計算機的廣泛應用，出現了下掛計算機進行數據輸出（如測試報告、強伸曲線）與參數輸入，從而大大方便簡化操作過程。

四、電子材料試驗機的現狀及發展方向

國外大多數儀器制造商已普遍實現了三閉環（即應力、應變、位移）控制技術，而國內廠家，甚至是一些紡織儀器老廠，連應力閉環控制也很難做到，倒是某些新生的紡儀企業的起點較高，

實現了其中之一或兩項，但大勢所趨，誰占領技術優勢，誰就可能會被市場看好。