它們在春季與蒲公英一樣普遍，而與瑞士軍刀一樣普遍。有時它們會積聚灰塵，注定會進入一個黑暗的角落，而有時它們會因為每天大量使用而被拋光成鏡面。當(dāng)然，我們談?wù)摰氖峭ㄓ脺y試機（UTM）。

為什么通用？歷史上，力測試機被稱為拉力測試機，因為它們只能拉力。使它們適應(yīng)壓縮用途需要使用機械籠，將拉力轉(zhuǎn)換為壓縮力，從而導(dǎo)致其他測量誤差。后來的先驅(qū)者開發(fā)了UTM，它具有無需使用適配器即可進行拉動和推動的附加功能。

今天，UTM一詞已與“材料測試儀”互換使用，以反映其主要用途。UTM可測試各種材料和組件，從而為質(zhì)量控制和工程人員提供有價值的數(shù)據(jù)。測試結(jié)果主要用于表征材料，但也可以用于成品和組件的通過/失敗測試。 

配置UTM

UTM包含以下主要組件：

• 稱重傳感器

• 測試架

• 編碼器/線性刻度

• 資料收集軟件

• 夾具和固定裝置

1.稱重傳感器

基于應(yīng)變計的稱重傳感器是UTM中大多數(shù)測量系統(tǒng)的核心。施加到可變形結(jié)構(gòu)的應(yīng)變計會在結(jié)構(gòu)加載時拉伸和壓縮。當(dāng)應(yīng)變計變形時，它們的電阻會改變，從而破壞了平衡電路中的平衡。這種不平衡是由數(shù)據(jù)采集硬件測量，放大和處理的。信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，可通過指示器和PC使用。數(shù)據(jù)以可選的度量單位表示，例如lbF，kgF和kN。

在某些基本的UTM中，稱重傳感器及其相關(guān)的電子設(shè)備可以用測力計代替。測力計將稱重傳感器和指示器集成在一個外殼中。測力計能夠以比PC更高效的方式執(zhí)行某些功能，例如峰值力捕獲，高速數(shù)據(jù)捕獲以及其他對速度和定時至關(guān)重要的實時功能。

2.測試框架

UTM的承受力范圍廣泛，反映了廣泛的應(yīng)用-從剝開一袋薯片到壓碎混凝土橋架。它們可以是單列的（通常用于較小的力），也可以是雙列的（用于較大的力）。大多數(shù)UTM由一個或兩個導(dǎo)螺桿驅(qū)動，而某些機器則采用液壓系統(tǒng)，特別是在循環(huán)測試應(yīng)用中。

測力精度受稱重傳感器的范圍和精度影響最大。UTM可以配備多種稱重傳感器力。例如，可以將容量為10 kN的機器與500 N稱重傳感器一起使用，以進行導(dǎo)線壓接拉力測試，然后切換到10 kN稱重傳感器，以在金屬帶上進行拉伸測試。

3.編碼器或線性刻度

除力外，許多應(yīng)用還需要測量樣品的撓度，例如彈簧和拉伸測試。在這種情況下，當(dāng)螺釘上下移動十字頭時，集成的編碼器或線性光柵尺可以測量行進距離。在可能出現(xiàn)小變形的地方，例如金屬的拉伸試驗，引伸計可提供更好的分辨率。引伸計消除了框架和稱重傳感器彎曲引起的誤差。引伸計物理地夾住樣品上的兩個點，并測量它們之間的拉伸或壓縮。最近的技術(shù)包括非接觸式視頻和激光方法。

4.數(shù)據(jù)收集軟件

在某些情況下，原始力和距離數(shù)據(jù)就足夠了，但是，在許多應(yīng)用中，UTM的功能會通過數(shù)據(jù)收集軟件來展現(xiàn)，該軟件以一種實用，有用的方式來計算結(jié)果。例如，彈性帶的伸長測試可以用力對距離或應(yīng)力對應(yīng)變的曲線表示。當(dāng)樣品達到并超過其屈服強度時，曲線的弧線將發(fā)生變化，直到達到其極限強度，最后降至其斷裂點。通過分析曲線可以得出大量信息，包括彈簧剛度，楊氏模量和許多其他值。更高級的軟件包可以自動計算這些值，并覆蓋以前的測試結(jié)果以進行比較。

5.夾具和固定裝置

為了應(yīng)對幾乎無限的應(yīng)用，這些年來已經(jīng)開發(fā)了許多標(biāo)準(zhǔn)手柄。常見的類型包括用于織物和薄膜的平行顎式夾具，用于塑料和金屬的楔形夾具，用于彈簧和泡沫的壓縮板等。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)手柄都使用眼端適配器來安裝稱重傳感器，測力計和機器基座。該方法利用銷釘和鎖緊螺母來防止手柄松動，并為不同的測試提供了一種快速切換手柄的方法。

UTM與測力儀

盡管巨大的灰色區(qū)域跨越了力測試和材料測試之間的邊界，但UTM可以滿足這兩種應(yīng)用。它的配置，尤其是其距離測量技術(shù)和數(shù)據(jù)處理能力，決定了它是力測試儀還是材料測試儀。以下問題的答案有助于確定執(zhí)行測試所需的復(fù)雜程度：

• 是需要力還是撓度數(shù)據(jù)，還是僅需要力？

• 是僅需要一個峰值力，還是應(yīng)用程序需要力對時間或力對撓度的曲線？

• 需要多少撓度測量？

• 是否需要任何特定的計算，例如彈簧剛度，伸長百分比，楊氏模量等？或者，要求是否更簡單-例如，最大力，斷裂距離或給定距離的力？

是過度殺傷力嗎？

現(xiàn)代測力儀能夠執(zhí)行歷史上為UTM保留的許多功能。但是，要記住的重要考慮因素是UTM可以執(zhí)行力測試，但是力測試器不能執(zhí)行材料測試。

與具有相同負(fù)載能力的材料測試儀相比，力測試儀的擁有成本更低。它們是不需要復(fù)雜數(shù)據(jù)分析或引伸計的專用，定義明確的應(yīng)用的理想選擇。但是，測力儀的簡單性可能會限制其在一組多樣化且不斷變化的應(yīng)用程序環(huán)境中的使用。在這種情況下，即使不是每天都使用UTM的全部功能，成本效益分析仍可能使平衡有利于UTM。

保養(yǎng)UTM

除了標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)防性維護程序（如導(dǎo)螺桿和軸承的潤滑）外，校準(zhǔn)也是UTM的最重要服務(wù)，以確保測量精度。對于某些UTM，只能在機器上現(xiàn)場進行校準(zhǔn)。使用其他UTM，可以將測力計或稱重傳感器以及相關(guān)的電子設(shè)備拆下并發(fā)送到校準(zhǔn)實驗室。無論哪種方式，定期的校準(zhǔn)時間表對于確保正在進行的測試都是準(zhǔn)確的都很重要。

通過適當(dāng)?shù)木S護和定期校準(zhǔn)，UTM多年來應(yīng)該是忠誠的主力軍，希望隨著時間的推移會發(fā)展出精細的拋光劑，而不是細小的灰塵層。