位移与力测量系统主要是指将实验过程中的压力、位移等模拟量采集后，然后传送到计算机系统进行存储处理前转换成数字量。该钢丝绳拉力试验机所需要采集的数据主要有：钢丝绳加载测量、运动小车的位移量及钢丝绳的变形量。
钢丝绳拉力实验数据采集的过程：
1.通过压力传感器将被测载荷，通过光电编码器将位移量转化成电压信号。
2.将采集到的电压信号通过光电隔离放大器和A/D转换器，然后把信号传到单片机中。
3.通过单片机将数字信号进行处理，然后传到微机系统中。
4.通过计算机将处理后的信号进行整体分析。
3.1 载荷测量
拉力实验加载过程中，钢丝绳被拉伸，随着载荷的增加，钢丝绳发生弹性变形，最后断裂。此过程中，所加载的负荷需要被测量，采用压力传感器进行数据收集。压力传感器采用电阻应变式传感器，精度高，方便制造以及结构简单等。压力传感器
压力传感器是通过外力使其中的薄片弯曲变形而产生压阻效应。是采用电阻应变原理，其中有四个电阻应变片，分别粘在传感器的弹性梁上，组成电桥平衡电路，原理图如图3.1所示
图3.1 电桥平衡电路原理图
在外力作用下，弹性梁发生弹性变形，而粘贴在其上的电阻应变片也发生变形，电阻应变片变形，其电阻将会改变，采集电路将电阻的变化转化成电压信号，间接地将外力的变化转化成了电压的变化。能够使电桥的输出电压U与弹性梁的所受力即施加载荷F成正比。
压力传感器选用TYC301-S型，主要技术指标如表3.1所示：
表3.1 TYC301-S技术指标
| 型号 | TYC301-S |
| 供电电压（V） | 9～12 |
| 灵敏度（mv/v） | 2.0±0.02 |
| 安全过载（%额定载荷） | 150 |
| 温度零点飘零（%FS/10℃） | 0.03 |
| 工作温度（℃） | -35～+65 |
| 输入阻抗（MΩ） | 700±7 |
| 输出阻抗（MΩ） | 700±7 |
| 精度等级 | C2 |
| 综合误差（%FS） | 0.03 |
压力传感器所产生的电压信号必须经过带通滤波器过滤，将无用的信号过滤掉，然后经过信号放大电路将微弱的电压信号放大，然后才能传送到A/D转换器中。传感器所产生信号经路如图3.2所示：
图3.2 信号滤波及放大
3.2 位移测量
在拉伸试验过程中，随着对钢丝绳施加的载荷越来越大，钢丝绳也会不断地伸长，直到钢丝绳被拉断。此过程中，钢丝绳的伸长量需要被测量，即伸长量测量使用光电编码器。光电编码器主要是间接地测量钢丝绳的伸长量，输出的是与钢丝绳伸长量成对应的脉冲个数。然后进行转换，通过计算机进行处理。光电编码器采用增量式，其中有一码盘式位移-角度-数字检测软件。实验过程中，码盘旋转，输出一系列脉冲，然后用计数器进行计数，最后转化成角位移量。
增量式光电编码器：码盘、光源、光电检测元件、检测光栅以及转换电路等几部分，如图3.3所示：
图3.3 增量式光电编码器
在码盘上有缝隙，缝隙节距相等，形状为辐射状。每两缝隙间为一个固定的增量周期。与码盘上相对应，在检测光栅上同样有两组透光缝隙，是用来阻挡或通过光电检测元件和光源之间的光线。其缝隙节距与码盘上缝隙节距相等，两组缝隙相差1/4节距，使输出信号相差90°电度角的相位。，
光电编码器安装在液压缸柱塞杆右端的小车上，另一端由线连在支架上，线连在码盘上，在钢丝绳拉力试验过程中，液压缸向右运动，线带动码盘转动，而检测光栅不动，光线透过两者上的缝隙照射在光电检测器件上，因此检测器件将输出两组相差90°的相位，电信号近似正弦波。光电编码器检测角位移时分辨率为θ=360°/2n。N是计数器输出二进制数码的位数，通过对θ计数，就可以得到总的角位移Nθ，有L=NθR得出总的位移量与计数脉冲个数N成正比。工作原理如图3.4所示：
图3.4 位移光电编码器工作原理
位移光电编码器直接接在单片机上，信号通过单片机处理后，在上位PC机上显示。光电编码器与单片机连接如图3.5所示：
图3.5 位移光电编码器与单片机连接
