引伸计

用于材料测试的应变测量设备 – ZwickRoell的核心竞争力

引伸计是一种用于测量试样在载荷作用下伸长量的应变测量设备。伸长量测量是ZwickRoell的核心竞争力之一。

引伸计基本上可以分为两大类：接触式和非接触式或光学引伸计。接触式引伸计可以进一步分类为夹持式引伸计和配备传感器臂的引伸计。非接触式或光学引伸计包括视频引伸计和激光引伸计。

	接触式引伸计		光学引伸计
	夹持式引伸计	配备传感器臂的引伸计	视频引伸计	激光引伸计
应用	解决方案性价比高，适用于具有设定的初始标距长度和低试样测试效率的标准应用	易于适应不同的测试应用	易于适应不同的测试应用基于摄像机：图像可用于额外的评估目的，例如2D DIC	用于高温下测量的特殊技术
试样材料	固有刚度高的试样	所有	适用于所有类型的试样，包括高度敏感的试样和具有高断裂能量的试样	金属、陶瓷、耐火材料、石墨、玻璃
温度	最高200°C	最高360°C	最高360°C	最高2000°C
操作	手动	模式可配置，从手动到自动	自动：不受操作员影响，测试结果可高度再现	自动：不受操作员影响，测试结果可高度再现

引伸计分类

需要帮助为您的应用选择合适的引伸计吗？

想了解更多关于我们应变测量设备的信息吗？

请随时联系我们！

什么是引伸计？

引伸计是一种用于测量材料在载荷作用下伸长量的应变测量设备。

材料的延伸是一种物理变形，发生在材料承受诸如拉伸试验中的拉力等负载时。除了由拉伸载荷引起的应变外，引伸计还可以帮助测定在施加不同类型载荷时的压缩变形或挠度，包括循环试验（含疲劳试验）、压缩试验和弯曲试验。
引伸计直接在试样上测量应变。这消除了其他测试部件对测量的影响，并提高了准确性。
应变测量是测定材料特性值所必需的。使用引伸计可以测定的典型值包括拉伸模量、杨氏模量、屈服点、断裂应变、r值和泊松比。这些信息对于材料比较至关重要，可帮助制造商测定它们是否能够在用于预期用途时承受住载荷。
引伸计用于各行各业以及更广泛的材料。示例包括金属、塑料、纤维增强复合材料、弹性体、薄膜、纺织品、绳索、纸张和木材。

接触式引伸计

用于应变测量的接触式引伸计可以进一步归类到配备传感器臂的引伸计和夹持式引伸计中。

配备传感器臂的引伸计夹持式引伸计

配备传感器臂的引伸计

配备传感器臂的引伸计通过安装在传感器臂上的刀刃直接连接到试样上。应变通过评估传感器臂的角度变化或行程距离测量得出。配备传感器臂的引伸计技术经过验证且易于理解。这些引伸计高度模块化，能够轻松适应和处理不同的试验任务：从经济实惠的手动引伸计到全自动系统，完全不受操作员影响，并且测试结果具有最大程度的可再现性。

夹持式引伸计

夹持式引伸计是处理低试样测试效率的标准试验任务的高性价比解决方案。它们直接连接到试样。测量值从试样传递到传感器路径较短且不可变更，从而实现高测量精度。

然而，这些引伸计在灵活性方面有所欠缺：从设计角度来看，大多数引伸计具有设定的初始标距长度和有限的行程距离。

光学/非接触式引伸计

videoXtens和laserXtens光学引伸计基于的是摄像机，因此属于非接触式。所以，它们对材料特性的测定没有影响。非接触式应变片的另一个优点是，它们还可用于关键试样直至断裂点，而没有损坏风险。光学引伸计的初始标距长度由标距标记指示。还可以使用ZwickRoell的视频和激光引伸计，无需手动添加标距标记。

光学lightXtens引伸计基于光二极管的原理操作。这种引伸计专为对高延展性材料（如弹性体、绳索、箔片）或初始标距长度较大的试样（如钢丝绳和绞线）进行全自动测量而设计。

视频引伸计激光引伸计 lightXtens

为什么选择ZwickRoell的引伸计？

引伸计是我们的核心竞争力之一，源于我们数十年的应用技术经验。
我们的引伸计与其他测试部件一起在内部开发和制造，确保了试验系统的完全兼容性。
ZwickRoell的引伸计设计超出标准要求，因为引伸计的精度对于可再现性和可靠的测试结果至关重要。

选择标准

几乎所有拉伸试验标准（如ASTM和ISO）都要求进行应变测量。最适合某个应用的引伸计取决于标准所规定的要求，以及试样的材料性能。

理想引伸计的确定基于六个主要标准。这些标准包括必须满足的属性，如引伸计精度、分辨率、测量范围、所需的测量值以及引伸计使用时的测试温度。但是，关键的附加值体现在诸如易于操作、简化学习曲线、功能范围、每次测试的成本以及附加选项提供的进一步信息等特点。

材料和试样形状

最佳引伸计的选择过程从材料和试样形状的标准开始

最大伸长量：对于计算所需的测量范围至关重要。此外，材料的伸长量越小，所需的精度等级通常越高。
接触敏感性：在测试薄的材料或接触敏感材料时，可以通过使用带有特殊刀刃的配备传感器臂的引伸计来最大限度地减少对试样的影响。光学引伸计是理想的解决方案，因为它们对试样没有任何影响。
断裂行为：对于直至试样断裂的试验尤为重要，目的是确保引伸计不会受到损坏。对于高断裂能量，应使用光学引伸计或带有相应安全机制的配备传感器臂的引伸计。
试样尺寸：某些试样尺寸会因极端的试样宽度或厚度而限制引伸计的选择。
试样形状：可能会带来特殊的挑战。例如，形状不规则的部件可能会限制对试样的上样。

测试序列和标准

无论是根据行业标准还是公司标准进行测试，测试序列和所需测量值都会明确规定关键的引伸计特性。

载荷类型：拉伸、压缩、弯曲或循环试验将使用哪种引伸计？有些引伸计可用于所有四种载荷类型，并设计为可以快速切换试验类型。
初始标距长度：通常由标准规定。引伸计覆盖的测量范围基于初始标距长度和试样的最大伸长量。
精度：关于引伸计的精度，标准通常会参考精度等级或级别。这些等级或级别在引伸计的标定标准中定义，基于的是测量偏差和分辨率（ISO 9513、ASTM E83）。
所需测量值：特定试验中要测定哪些测量值以及您的要求是什么？例如，通常在试验开始时就确定模块，因此必须在一开始就设定相应的精度等级。通过适当的标定可以确保这一精度等级。
根据ISO 6892-1方法A1标准进行闭环应变速率控制：这种应变控制类型对引伸计提出了特殊要求。为了确保试验速度能够自动调整，引伸计会持续将当前应变值反馈给电子控制系统（在ZwickRoell，速度为每秒2000次）。

试验环境

测试环境是什么，它如何影响引伸计？

测试温度：在各种温度条件下进行测试时，必须使用合适的引伸计。有些引伸计专为在环境试验箱或高温炉中使用而设计，它们能够在这种环境下提供非常高的精度。
光线的影响或对流（例如来自空调系统）可能会限制非接触式光学引伸计的精度。
灰尘、污垢和振动会影响生产环境中的测试，因此需要一个坚固的低灵敏度引伸计。

功能

功能与附加值相辅相成，因为引伸计可以提供更多功能。

灵活性：引伸计在不同应用、试样类型或功能方面具有高度的灵活性，因此无需使用多个引伸计。
操作员影响：减少或消除操作员影响对于获得可靠的测试结果有多重要？操作员影响可能导致偏差和离散的测试结果。
自动化功能：通过自动化功能，可以减少甚至消除操作员影响。这大大提高了测试结果的可重复性和可再现性。从试验区域的自动测量和测量点的对中到初始标距长度的自动设置以及传感器臂的连接和分离，自动化功能无需操作员的任何干预。
通过选项增加价值：光学引伸计通过摄像机捕获大部分试样，因此可以通过测量收集更多信息。可以在多个测量点上进行测量，通过2D图像相关性进行全场应变评估，或自动确定断裂位置，从而防止试样不合格。
升级改造选项：这些选项保证了未来的投资安全。一些引伸计从一开始就涵盖了广泛的应用。其他引伸计可以通过在未来某个时间进行升级改造，轻松适应其他应用。

处理

易于操作性将用户置于最前沿。

用户配置文件：谁在使用试验机？是没有接受太多培训就进行试验且很少修改试验程序的不断变动的生产人员？还是希望能够高度灵活地控制测试序列的每个阶段且可使用各种功能的专家？引伸计和软件可以根据用户类型进行调整。
培训要求：自动化功能大大降低了培训要求。这包括操作直观、结构清晰且适应您操作程序的软件程序。
修改工作量：如果您经常在各种应用之间切换，还必须考虑系统修改所需的工作量 - 需要多长时间，是否可以由一个人完成，以及在此过程中是否会出现错误？
试样标记：根据试样的不同，光学引伸计需要使用试样标记 - 在某些情况下则不需要。除了可以根据试样和要执行的试验进行调整的各种标记选项外，光学系统也可以在无不标记的情况下进行测量。在这些情况下，会使用试样表面的粗糙度，并通过软件将虚拟标距标记应用于试样。

预算和成本

谈到成本，重要的是关注采购后的几年。

采购成本：虽然这些成本最初非常重要，但操作引伸计（以及整个系统）所产生的低成本可以迅速弥补较高的采购成本。
培训成本取决于所需的培训量以及将使用该系统的操作员数量。
每次试验的成本和可能的试样测试效率：操作员在处理系统上花费的时间越多，运行试验所需的时间就越长。
系统转换或修改所需的时间：修改系统以变更应用非常耗时。使用环境试验箱时所需的转换就是一个很好的例子。在这种情况下，如果一个人能够进行更改，则可以节省大量时间。
后续试验的成本：由于系统准确性和可再现性不足而产生额外成本。如果值的离散性太大，则需要进行复杂的后续试验。除了人员成本外，您还会遇到新材料成本。因此，可靠的测试结果在这里起着重要作用。
维护成本：最后但同样重要的是，持续维护成本意义重大。可以通过使用无磨损部件或在多尘生产环境中使用特殊装置来降低这些成本。