1 概述
    随着纺织业的发展，不论是国内还是国外对织物的要求越来越高，织物测试也越来越显现出它的重要性，对织物测试的理解也不单单停留在断裂强力上，对其他指标也越来越受到重视，尤其是织物的拉伸过程，也就是F_E曲线格外受到重视。以往的测试仪只是测试织物的断裂强力和断裂时间，测试方法相对简单，对近几年来新的织物品种已无法适应。随着电子计算机和测试技术的发展，在测试方法和功能上相对机械式的强力机都有较大的不同，使原来不能实现的功能得以实现，电子式强力机的应用大大降低了劳动强度，提高了工作效率。
    YG067A织物强力机是长岭纺织机电科技有限公司研制的新一代织物强力机，该仪器具有自检、设置、测试、校正、查询和打印等功能，可以测试织物的断裂强力、断裂伸长、断裂伸长率、断裂功和断裂时间等强力指标并统计最大值、最小值、平均值和CV值，同时显示织物的F-E曲线。

2 产品主要特点与性能指标
2.1 主要特点
2.1.1 测试范围大，最大值可以达到5000N。
2.1.2 夹头设计合理，适应于强力小于5000N、伸长率小于200%的各种织物。
2.1.3 适合纺织标准GB/T 3923.1-1997和FZ/T 01030-93。
2.1.4 测试过程中显示F-E曲线，帮助技术人员分析试样的拉伸情况。
2.1.5 可以根据用户的要求随时剔除数据和补充数据。
2.1.6 采用气动夹头，操作方便。
2.1.7 安全性高。
2.2 性能指标
2.2.1 强力测试范围：0～5000N
2.2.2 显示分辨率：0.5N
2.2.3 夹持试样长度：80～400mm（范围内任意设置）
2.2.4 伸长范围：0～400mm(试样200mm时)
2.2.5 拉伸速度：10～600mm/min （范围内可任意设置）


3  主要组成与工作原理 
3.1 织物强力机由以下几个部分组成
3.1.1 测试主机：织物试样的拉伸机构。
3.1.2 数据处理计算机：数据处理和控制单元。
3.1.3 打印机：打印测试结果。
3.2 工作原理
    YG067A织物强力机采用等速伸长（CRE）测试原理。 
    试样所受拉力通过夹持器作用于传感器，产生较弱的模拟电压信号，信号经放大器放大后，进行A/D转换成数字量送入单片机，将力值信息，伸长信息等经过处理后通过计算机串口送入PC机进行处理、显示、储存和打印。

4 技术特点
4.1 精密拉压双向传感器把织物的拉力转变为电信号，经16位的A/D采集传到计算机，经过处理，显示和打印测试结果。16位的AD保证了数据采集精度。
4.2 传感器的激励电压采用线性电源供电，确保传感器的输出信号的噪声频谱集中在一定的范围内。放大电路采用高性能的仪表放大器，线性电源供电减少电源纹波，共模抑制比高。在信号噪声的频率范围内，仪表放大器的共模抑制能力满足设计要求。放大器的输出采用一阶RC低通滤波，为A/D转换提供信号源。A/D转换的频率为4800Hz，MCU读取A/D值后进行平均和数字滤波处理得到有效采样值。这样使得数据的稳定性和一致性好。由于A/D转换频率为4800Hz使得结果的有效采样频率大于110Hz，从而保证了数据实时性和稳定性。对有效数据采集频率在检定规程中有明显的规定，它是数据采集精度的保证。规定如表一：
4.3 在测试中根据标准要预加张力，方法标准中可用两种方法，张力法和松弛夹持法。大部分仪器采用传统的方法，在试样下挂一张力夹。这种方法不但增大了操作人员动作，而且对伸长率的测试增加了人为误差。我们知道，仪器制造厂家为了使一种夹头适应各种试样，大多采用波浪夹头，来增大试样和夹头接触面的摩擦系数，当张力夹夹在试样下端时，此时试样自然下垂，可是当波浪夹头闭合时，由于波浪夹头咬合力的作用使试样的张力增大几倍甚至几十倍。我们做过试验，当把2N张力夹夹在试样下端，闭合波浪夹头，从界面上看到此时实际的张力达到十几牛顿，有时更大。人为减小了试样的长度，使伸长率的测试出现误差。我们采用松弛夹持方法，在夹布时，对试样不施加任何张力，系统根据预设的预加张力的大小自动寻找该值对应的位置作为起始位置。这种方法可以大大简化操作步骤，增加工作效率，也增大了伸长率的测试精度。
4.4 夹头的设计
4.4.1 采用气动夹头，操作方便并提高了工作效率。
    大部分织物强力机采用的是机械夹头，加紧力因人而异，加紧力大容易出现断钳口现象，力小容易发生滑移现象，给测试带来诸多的不便，影响测试效率。采用气动夹头，操作人员根据试样的特点通过调节主气压力的大小，来调节加紧力，从而保证加紧力的稳定性避免断钳口和滑移现象。4.4.2 把传统的波浪式夹头改为平板式，为了增大试样和夹持平面的摩擦系数，在夹持面上粘贴一种特殊材料，特殊材料对试样也起到了保护作用，因为当强力比较大时，就要求有大的气压作用到夹持面上，刚性夹持面容易损伤试样。这样使测试数据更加准确可靠。
4.5 安全性设计
    安全性从以下两个方面考虑：
4.5.1 移动夹头的安全性
    上夹头在拉伸时如果设计考虑不周会出现“冲顶”现象。在软件上对拉伸长度作了限制，但拉伸长度大于上限时，自动回到起始位置。硬件上，在上限位置安装一限位开关，当上夹头碰到上限位开关时，停止拉伸，并回到起始位置，同样，在最下面也安装了限位开关，从软件和硬件两个方面保证了上夹头不会出现“冲顶”现象。
4.5.2 气动夹头的安全性
    气动夹头在使用上大大提高了效率，也降低了试样断钳口和试样的滑移现象，夹头的安全性就显现出来。设计不当就会对人身安全造成影响。  主气压作用在夹头上的力最大时为2800N，操作人员在往夹头上试样时，经常把手指伸到夹头内，如果此时按动夹头闭合按钮，就会出现意想不到的后果。夹头开口越小越安全，但给操作者上试样造成不便，对有些比较软的试样很难上到位。为此在设计夹头时既要保证方便，又要使用安全。
    我们采用预加紧方式，即把试样送入夹头后，按预加紧按钮，气缸给夹头一安全气压（0.05MPa），此时夹紧力只有100N左右，使其轻轻闭合，然后，按启动测试按钮，夹头紧紧闭合，此时的夹紧力在2800N左右，开始拉伸，操作起来安全可靠。
    另外，如果没有进行预加紧，而直接启动，夹头是不会闭合的，也就不会因为误操作带来不安全。

5 软件设计
5.1 软件采用面向对象的设计语言Visuall C++ 设计，图形化的界面清晰、美观，而且便于版本升级。
5.2 拉伸过程中实时显示拉伸曲线，并且随着伸长率的变化，系统会自动变换坐标系，呈现完整的拉伸过程曲线，为技术人员分析试样的拉伸过程提供了方便。

6 结论
    YG067A织物强力机能测试织物的断裂强力、断裂伸长量、断裂伸长量，断裂时间和断裂功，可实时显示F-E曲线，具有查询、剔除数据、打印等功能，操作简单，使用方便，安全可靠。有效数据采集频率达到125次/秒，达到检定规程中一类机的要求。