儀器化沖擊試驗機錘刃傳感器信號調理系統設計

吳倩穎，類成華，孫繼松，陳 寧

(鋼研納克檢測技術股份有限公司，北京 100084)

1 引 言

擺錘式沖擊試驗機用于測量金屬材料在動態負荷下的抗沖擊能力，在金屬測試領域有著廣泛的應用。普通的沖擊試驗機只能按照能量守恒定律，測量試樣斷裂后的吸收功，定性反映材料的抗沖擊性能。而儀器化沖擊試驗機可以記錄整個沖擊過程中的力值、位移數據，計算曲線的力值特征點、位移特征點、能量特征點，從而定量測量材料的彈性特征、塑性特征和斷裂性能參數，反映材料的韌脆性質，推動材料研究的進一步發展。儀器化沖擊試驗機實現沖擊力值的采集，最重要的部分就是由錘刃傳感器、信號調理放大系統、AD采集板卡等組成的力值信號測量系統，如圖1所示。

圖1 沖擊力測量系統

其中，由于錘刃傳感器的高靈敏度、易受干擾的特性，對信號調理系統的設計要求較高。普通的儀表放大器應用在儀器化沖擊試驗機錘刃傳感器信號調理系統中，采集的力值信號噪聲干擾較大，或者在響應頻率、采集頻率上無法滿足要求。本文利用ADI公司的一款高速儀表放大器設計信號調理系統，具有響應頻率快、抗干擾能力強等優勢，可充分滿足儀器化沖擊試驗機力值采集的要求。

2 力值采集系統指標要求

儀器化沖擊試驗機錘刃傳感器為典型的應變式電阻傳感器，由應變片組成全橋電路，測量微小機械變化量。儀器化沖擊試驗機需要在幾毫秒時間內測量到錘刃傳感器的受力，因此錘刃傳感器的采集系統需要能夠高速采集傳感器的力值信號。……