1 概述
    隨著紡織業(yè)的發(fā)展，不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外對(duì)織物的要求越來(lái)越高，織物測(cè)試也越來(lái)越顯現(xiàn)出它的重要性，對(duì)織物測(cè)試的理解也不單單停留在斷裂強(qiáng)力上，對(duì)其他指標(biāo)也越來(lái)越受到重視，尤其是織物的拉伸過(guò)程，也就是F_E曲線(xiàn)格外受到重視。以往的測(cè)試儀只是測(cè)試織物的斷裂強(qiáng)力和斷裂時(shí)間，測(cè)試方法相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)近幾年來(lái)新的織物品種已無(wú)法適應(yīng)。隨著電子計(jì)算機(jī)和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)試方法和功能上相對(duì)機(jī)械式的強(qiáng)力機(jī)都有較大的不同，使原來(lái)不能實(shí)現(xiàn)的功能得以實(shí)現(xiàn)，電子式強(qiáng)力機(jī)的應(yīng)用大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。
    YG067A織物強(qiáng)力機(jī)是長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司研制的新一代織物強(qiáng)力機(jī)，該儀器具有自檢、設(shè)置、測(cè)試、校正、查詢(xún)和打印等功能，可以測(cè)試織物的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功和斷裂時(shí)間等強(qiáng)力指標(biāo)并統(tǒng)計(jì)最大值、最小值、平均值和CV值，同時(shí)顯示織物的F-E曲線(xiàn)。

2 產(chǎn)品主要特點(diǎn)與性能指標(biāo)
2.1 主要特點(diǎn)
2.1.1 測(cè)試范圍大，最大值可以達(dá)到5000N。
2.1.2 夾頭設(shè)計(jì)合理，適應(yīng)于強(qiáng)力小于5000N、伸長(zhǎng)率小于200%的各種織物。
2.1.3 適合紡織標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3923.1-1997和FZ/T 01030-93。
2.1.4 測(cè)試過(guò)程中顯示F-E曲線(xiàn)，幫助技術(shù)人員分析試樣的拉伸情況。
2.1.5 可以根據(jù)用戶(hù)的要求隨時(shí)剔除數(shù)據(jù)和補(bǔ)充數(shù)據(jù)。
2.1.6 采用氣動(dòng)夾頭，操作方便。
2.1.7 安全性高。
2.2 性能指標(biāo)
2.2.1 強(qiáng)力測(cè)試范圍：0～5000N
2.2.2 顯示分辨率：0.5N
2.2.3 夾持試樣長(zhǎng)度：80～400mm（范圍內(nèi)任意設(shè)置）
2.2.4 伸長(zhǎng)范圍：0～400mm(試樣200mm時(shí))
2.2.5 拉伸速度：10～600mm/min （范圍內(nèi)可任意設(shè)置）


3  主要組成與工作原理 
3.1 織物強(qiáng)力機(jī)由以下幾個(gè)部分組成
3.1.1 測(cè)試主機(jī)：織物試樣的拉伸機(jī)構(gòu)。
3.1.2 數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)：數(shù)據(jù)處理和控制單元。
3.1.3 打印機(jī)：打印測(cè)試結(jié)果。
3.2 工作原理
    YG067A織物強(qiáng)力機(jī)采用等速伸長(zhǎng)（CRE）測(cè)試原理。 
    試樣所受拉力通過(guò)夾持器作用于傳感器，產(chǎn)生較弱的模擬電壓信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大器放大后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)，將力值信息，伸長(zhǎng)信息等經(jīng)過(guò)處理后通過(guò)計(jì)算機(jī)串口送入PC機(jī)進(jìn)行處理、顯示、儲(chǔ)存和打印。

4 技術(shù)特點(diǎn)
4.1 精密拉壓雙向傳感器把織物的拉力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)16位的A/D采集傳到計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)處理，顯示和打印測(cè)試結(jié)果。16位的AD保證了數(shù)據(jù)采集精度。
4.2 傳感器的激勵(lì)電壓采用線(xiàn)性電源供電，確保傳感器的輸出信號(hào)的噪聲頻譜集中在一定的范圍內(nèi)。放大電路采用高性能的儀表放大器，線(xiàn)性電源供電減少電源紋波，共模抑制比高。在信號(hào)噪聲的頻率范圍內(nèi)，儀表放大器的共模抑制能力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。放大器的輸出采用一階RC低通濾波，為A/D轉(zhuǎn)換提供信號(hào)源。A/D轉(zhuǎn)換的頻率為4800Hz，MCU讀取A/D值后進(jìn)行平均和數(shù)字濾波處理得到有效采樣值。這樣使得數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和一致性好。由于A(yíng)/D轉(zhuǎn)換頻率為4800Hz使得結(jié)果的有效采樣頻率大于110Hz，從而保證了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。對(duì)有效數(shù)據(jù)采集頻率在檢定規(guī)程中有明顯的規(guī)定，它是數(shù)據(jù)采集精度的保證。規(guī)定如表一：
4.3 在測(cè)試中根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要預(yù)加張力，方法標(biāo)準(zhǔn)中可用兩種方法，張力法和松弛夾持法。大部分儀器采用傳統(tǒng)的方法，在試樣下掛一張力夾。這種方法不但增大了操作人員動(dòng)作，而且對(duì)伸長(zhǎng)率的測(cè)試增加了人為誤差。我們知道，儀器制造廠(chǎng)家為了使一種夾頭適應(yīng)各種試樣，大多采用波浪夾頭，來(lái)增大試樣和夾頭接觸面的摩擦系數(shù)，當(dāng)張力夾夾在試樣下端時(shí)，此時(shí)試樣自然下垂，可是當(dāng)波浪夾頭閉合時(shí)，由于波浪夾頭咬合力的作用使試樣的張力增大幾倍甚至幾十倍。我們做過(guò)試驗(yàn)，當(dāng)把2N張力夾夾在試樣下端，閉合波浪夾頭，從界面上看到此時(shí)實(shí)際的張力達(dá)到十幾牛頓，有時(shí)更大。人為減小了試樣的長(zhǎng)度，使伸長(zhǎng)率的測(cè)試出現(xiàn)誤差。我們采用松弛夾持方法，在夾布時(shí)，對(duì)試樣不施加任何張力，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)加張力的大小自動(dòng)尋找該值對(duì)應(yīng)的位置作為起始位置。這種方法可以大大簡(jiǎn)化操作步驟，增加工作效率，也增大了伸長(zhǎng)率的測(cè)試精度。
4.4 夾頭的設(shè)計(jì)
4.4.1 采用氣動(dòng)夾頭，操作方便并提高了工作效率。
    大部分織物強(qiáng)力機(jī)采用的是機(jī)械夾頭，加緊力因人而異，加緊力大容易出現(xiàn)斷鉗口現(xiàn)象，力小容易發(fā)生滑移現(xiàn)象，給測(cè)試帶來(lái)諸多的不便，影響測(cè)試效率。采用氣動(dòng)夾頭，操作人員根據(jù)試樣的特點(diǎn)通過(guò)調(diào)節(jié)主氣壓力的大小，來(lái)調(diào)節(jié)加緊力，從而保證加緊力的穩(wěn)定性避免斷鉗口和滑移現(xiàn)象。4.4.2 把傳統(tǒng)的波浪式夾頭改為平板式，為了增大試樣和夾持平面的摩擦系數(shù)，在夾持面上粘貼一種特殊材料，特殊材料對(duì)試樣也起到了保護(hù)作用，因?yàn)楫?dāng)強(qiáng)力比較大時(shí)，就要求有大的氣壓作用到夾持面上，剛性?shī)A持面容易損傷試樣。這樣使測(cè)試數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠。
4.5 安全性設(shè)計(jì)
    安全性從以下兩個(gè)方面考慮：
4.5.1 移動(dòng)夾頭的安全性
    上夾頭在拉伸時(shí)如果設(shè)計(jì)考慮不周會(huì)出現(xiàn)“沖頂”現(xiàn)象。在軟件上對(duì)拉伸長(zhǎng)度作了限制，但拉伸長(zhǎng)度大于上限時(shí)，自動(dòng)回到起始位置。硬件上，在上限位置安裝一限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)上夾頭碰到上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，停止拉伸，并回到起始位置，同樣，在最下面也安裝了限位開(kāi)關(guān)，從軟件和硬件兩個(gè)方面保證了上夾頭不會(huì)出現(xiàn)“沖頂”現(xiàn)象。
4.5.2 氣動(dòng)夾頭的安全性
    氣動(dòng)夾頭在使用上大大提高了效率，也降低了試樣斷鉗口和試樣的滑移現(xiàn)象，夾頭的安全性就顯現(xiàn)出來(lái)。設(shè)計(jì)不當(dāng)就會(huì)對(duì)人身安全造成影響。  主氣壓作用在夾頭上的力最大時(shí)為2800N，操作人員在往夾頭上試樣時(shí)，經(jīng)常把手指伸到夾頭內(nèi)，如果此時(shí)按動(dòng)夾頭閉合按鈕，就會(huì)出現(xiàn)意想不到的后果。夾頭開(kāi)口越小越安全，但給操作者上試樣造成不便，對(duì)有些比較軟的試樣很難上到位。為此在設(shè)計(jì)夾頭時(shí)既要保證方便，又要使用安全。
    我們采用預(yù)加緊方式，即把試樣送入夾頭后，按預(yù)加緊按鈕，氣缸給夾頭一安全氣壓（0.05MPa），此時(shí)夾緊力只有100N左右，使其輕輕閉合，然后，按啟動(dòng)測(cè)試按鈕，夾頭緊緊閉合，此時(shí)的夾緊力在2800N左右，開(kāi)始拉伸，操作起來(lái)安全可靠。
    另外，如果沒(méi)有進(jìn)行預(yù)加緊，而直接啟動(dòng)，夾頭是不會(huì)閉合的，也就不會(huì)因?yàn)檎`操作帶來(lái)不安全。

5 軟件設(shè)計(jì)
5.1 軟件采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)語(yǔ)言Visuall C++ 設(shè)計(jì)，圖形化的界面清晰、美觀(guān)，而且便于版本升級(jí)。
5.2 拉伸過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示拉伸曲線(xiàn)，并且隨著伸長(zhǎng)率的變化，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)變換坐標(biāo)系，呈現(xiàn)完整的拉伸過(guò)程曲線(xiàn)，為技術(shù)人員分析試樣的拉伸過(guò)程提供了方便。

6 結(jié)論
    YG067A織物強(qiáng)力機(jī)能測(cè)試織物的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)量、斷裂伸長(zhǎng)量，斷裂時(shí)間和斷裂功，可實(shí)時(shí)顯示F-E曲線(xiàn)，具有查詢(xún)、剔除數(shù)據(jù)、打印等功能，操作簡(jiǎn)單，使用方便，安全可靠。有效數(shù)據(jù)采集頻率達(dá)到125次/秒，達(dá)到檢定規(guī)程中一類(lèi)機(jī)的要求。