一、引言

二、故障報警機制的核心運作邏輯

（一）傳感器監測系統

1. 參數監測原理

• 小型折彎試驗機配備了多種類型的傳感器，用于實時監測設備運行過程中的關鍵參數。例如，壓力傳感器安裝在加載系統中，精確測量折彎過程中的壓力值；角度傳感器則位于折彎模具或試件附近，準確記錄折彎角度的變化；位移傳感器可以監測模具或試件的移動距離。這些傳感器將物理量轉換為電信號，并傳輸給控制系統。

• 以壓力傳感器為例，其采用應變片式原理，當受到壓力作用時，應變片的電阻值發生變化，通過惠斯通電橋電路將電阻變化轉換為電壓信號。該電壓信號與壓力大小成一定的比例關系，控制系統通過對電壓信號的采集和處理，就能得到實時的壓力數據。

2. 數據傳輸與處理

• 傳感器采集到的數據通過數據總線傳輸到控制系統的微處理器或 PLC（可編程邏輯控制器）中。在控制系統中，首先對數據進行濾波處理，去除信號中的噪聲干擾，以提高數據的準確性。然后，將處理后的數據與預設的正常工作參數范圍進行比較。例如，對于某小型折彎試驗機，預設的正常折彎壓力范圍是 1000N - 5000N，如果監測到的壓力數據超出這個范圍，就可能意味著設備存在故障或異常情況。

（二）邏輯判斷與故障識別

1. 預設故障閾值設定

• 針對不同的監測參數，在控制系統中預先設定了相應的故障閾值。這些閾值是根據設備的設計規格、性能參數以及大量的實驗數據和實際運行經驗確定的。除了上述壓力閾值外，對于角度傳感器，可能設定正常折彎角度的允許偏差范圍，如 ±2°；對于位移傳感器，設定模具或試件的最大允許移動速度等閾值。

• 當傳感器數據超過這些預設閾值時，控制系統中的邏輯判斷模塊就會啟動。例如，如果角度傳感器監測到的折彎角度偏差超過 ±2°，邏輯判斷模塊就會初步判斷可能存在折彎模具安裝不準確、試件形狀不規則或者設備機械傳動部分故障等問題。

2. 故障類型判別算法

• 為了更精準地確定故障類型，控制系統采用了一系列故障類型判別算法。這些算法基于設備的物理模型和故障模式分析。例如，通過對壓力和位移數據的聯合分析，如果在壓力未達到預設最大值時，位移已經超過了正常范圍，可能提示存在機械結構松動或傳動部件打滑的故障；如果壓力和角度數據同時出現異常波動，可能是由于電氣控制系統的不穩定或者電機故障導致的。

• 一些先進的小型折彎試驗機還采用了人工智能算法，如神經網絡算法。通過對大量歷史故障數據和正常運行數據的學習，神經網絡能夠自動識別出復雜的故障模式，提高故障識別的準確率和速度。

（三）報警信號觸發與傳遞

1. 報警信號生成

• 一旦邏輯判斷模塊確定設備存在故障，控制系統就會生成相應的報警信號。報警信號可以是數字信號或模擬信號，通常包含故障類型、故障發生時間、故障參數值等信息。例如，當檢測到壓力傳感器故障時，報警信號可能表示為 “壓力傳感器故障，發生時間：2024 - 11 - 26 10:30:00，壓力值異常：8000N”。

2. 信號傳遞與顯示

• 報警信號通過多種方式傳遞給操作人員。在設備的控制面板上，通常會有專門的報警指示燈，不同顏色或閃爍方式代表不同類型的故障。例如，紅色常亮表示嚴重故障，黃色閃爍表示一般故障。同時，報警信號還會傳輸到上位機（如果設備連接了上位機），在上位機的監控軟件界面上顯示詳細的故障信息，包括故障文字描述、故障參數曲線等。此外，一些小型折彎試驗機還具備聲音報警功能，通過揚聲器發出特定的報警聲音，提醒操作人員即使不在設備旁邊也能及時知曉故障發生。

三、故障報警機制的意義

（一）設備保護

1. 防止過度損壞

• 故障報警機制能夠在設備出現故障的第一時間發出警報，使操作人員及時停止設備運行，避免故障進一步惡化。例如，如果在折彎過程中電機出現過載故障，若沒有及時報警停止，電機可能會因長時間過載而燒毀，而報警機制可以在電機過載初期就檢測到電流異常增大并發出警報，操作人員停止設備后，可對電機進行檢查和維修，防止電機損壞，從而降低設備的維修成本和停機時間。

2. 延長設備使用壽命

• 通過及時發現和處理故障，減少了設備在異常狀態下的運行時間，降低了設備各部件的磨損和疲勞損傷。例如，當發現機械傳動部件有輕微松動跡象并及時報警維修，就可以避免因松動導致的部件過度磨損、變形等問題，延長傳動部件的使用壽命，進而延長整個小型折彎試驗機的使用壽命。

（二）測試數據準確性保障

1. 避免錯誤數據采集

• 在設備故障狀態下，測試數據往往是不準確的。故障報警機制可以防止在設備異常時繼續采集數據，保證了測試數據的可靠性。例如，如果壓力傳感器故障導致壓力數據錯誤，若沒有報警機制，這些錯誤數據可能會被記錄并用于材料性能分析，從而得出錯誤的結論。而報警機制在檢測到壓力傳感器故障時，停止測試過程，確保只有在設備正常運行時采集的數據才用于后續分析。

2. 提高數據質量用于分析決策

• 準確的測試數據對于材料研究、產品質量控制等方面具有重要意義。故障報警機制保障了數據質量，使得基于這些數據的分析和決策更加科學合理。例如，在材料研發過程中，準確的折彎測試數據可以幫助工程師更好地了解材料的力學性能，從而優化材料配方或加工工藝；在產品質量控制中，可靠的測試數據可以判斷產品是否符合質量標準，及時發現生產過程中的問題并進行改進。

四、結論