碳纤维材料是从上世纪60年代逐渐发展起来的一种新型的材料,其具有非常出色的物理和化学性能,在工程中的各个领域都得到了非常广泛的应用,并成为战略物资。由于碳纤维直径的特征尺寸在微米量级,目前国内外针对碳纤维单丝进行力学性能测试的装置仍然存在一些问题。因此,需要研制出一种用于直接对碳纤维单丝进行拉伸测试的装置。本文设计了一套夹持方便、结构简单、成本较低、精度较高的微拉伸测试设备。首先,针对碳纤维的拉伸测试要求,完成了碳纤维微拉伸测试装置的整体设计方案。对测试系统的微力检测装置、位移传感器、试样对中调整装置、视频检测装置进行了论证选型;对夹持机构等测试装置的机械结构进行了研究设计。然后,对柔性铰链、微位移放大机构和导向机构的形式进行了选型与分析,对放大机构进行了设计建模、有限元分析计算与结构优化。利用有限元Patran2010对放大机构进行了静力学分析,得到了其在实际工作中可能产生的最大应力载荷,并对放大机构进行了强度校核;通过对放大机构的模态分析,得到了它们的自振固有频率和振型云图,能够在实际工作中尽量避免机构发生共振,提高放大机构的工作性能。接下来,针对测试装置的功能要求提出了测试装置的数据采集系统整体方案。以计算机、数据采集卡、力传感器及显示仪表、光栅测量系统为硬件基础,并基于LabVIEW软件平台,自行设计开发了一个数据采集及分析处理程序。最后,设计并搭建了位移放大机构性能测试的试验系统,通过试验方法对压电陶瓷驱动器和装配后的微驱动单元进行了性能测试,试验测得了压电陶瓷的位移输出特性曲线、迟滞误差曲线与放大机构的位移输出曲线,并计算出放大机构的实际放大倍数为6.17倍。将试验测得的结果与理论计算值、有限元仿真结果进行了比较,并对影响其工作性能的主要因素进行了分析。