專利名稱：強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法及力值產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在動態(tài)情況下，校驗(yàn)各種強(qiáng)力測試儀(機(jī))(以下簡稱強(qiáng)力儀)測得力值準(zhǔn)確性的方法及校驗(yàn)用力值產(chǎn)生裝置。所說的強(qiáng)力測試儀(機(jī))是用來測試各種試樣拉伸或壓縮性能的儀器。本方法適用于拉伸速度較高或很高的小負(fù)荷強(qiáng)力儀或材料試驗(yàn)機(jī)和有可能進(jìn)行很短時(shí)間拉斷或壓裂試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
各種強(qiáng)力儀都有峰值保持的基本功能，當(dāng)拉伸試樣時(shí)，力值發(fā)生變化，儀器總是記錄較大的數(shù)值，當(dāng)試樣拉斷時(shí)，則記錄最大力值。
強(qiáng)力儀測得力值準(zhǔn)確與否，需要通過產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)力值的器具進(jìn)行校驗(yàn)。過去都是用力值砝碼或測力計(jì)在強(qiáng)力儀的夾持器上施加靜態(tài)力值，與強(qiáng)力儀的顯示示值相比較，確定其靜態(tài)示值準(zhǔn)確性，并不進(jìn)行動態(tài)力值準(zhǔn)確性的校驗(yàn)。然而，強(qiáng)力儀測力是一個(gè)動態(tài)過程，由于強(qiáng)力儀測力部分的慣性、傳感器的剛度、電子強(qiáng)力機(jī)還有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力等許多因素的影響，強(qiáng)力儀靜態(tài)測得力值準(zhǔn)確時(shí)，動態(tài)測得力值卻不一定準(zhǔn)確，特別是試樣斷裂時(shí)間較短的情況下，差異會更加明顯。在正確繪制試樣的拉伸曲線，特別是在進(jìn)行織物撕裂試驗(yàn)和繪制曲線時(shí)，對強(qiáng)力儀的動態(tài)特性要求更高。
欲得知強(qiáng)力儀動態(tài)下測得力值是否準(zhǔn)確，必須模擬試樣的拉伸過程，使用一種在動態(tài)情況下能夠產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定不變的力值的裝置，在動態(tài)情況下檢驗(yàn)強(qiáng)力儀測得值的準(zhǔn)確性。
目前國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1103-2003《萬能試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)評定》可適用于萬能試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和一致性的評定。它“采用比對試驗(yàn)的方式測定計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其方法是將萬能試驗(yàn)機(jī)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲得的基本數(shù)據(jù)、導(dǎo)出數(shù)據(jù)與同一臺試驗(yàn)機(jī)上的繪圖記錄所得到的結(jié)果進(jìn)行比對(單機(jī)比對法)，或者與其他試驗(yàn)機(jī)所得到的結(jié)果進(jìn)行比對(多機(jī)比對法)，評價(jià)其一致性，以評定計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性”。
經(jīng)過檢索，未發(fā)現(xiàn)其他動態(tài)情況下評定或校驗(yàn)強(qiáng)力儀或試驗(yàn)機(jī)動態(tài)力值準(zhǔn)確性的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法及力值產(chǎn)生裝置，通過低速和高速時(shí)對力值產(chǎn)生裝置的同一力值的測得值進(jìn)行比較，判斷強(qiáng)力儀動態(tài)特性是否符合要求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法，借助力值產(chǎn)生裝置進(jìn)行動態(tài)力值校驗(yàn)，所述的力值產(chǎn)生裝置包括固定在兩個(gè)磁鐵座上的上下兩塊磁鐵，上掛鉤連接在上磁鐵座上，下掛鉤連接在安裝于下磁鐵座內(nèi)的彈簧的上端；下掛鉤連接彈簧的拉桿分為互相配合的兩節(jié)，即螺桿和帶內(nèi)絲的套管；校驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)力儀應(yīng)已通過靜態(tài)力值的校準(zhǔn)，以強(qiáng)力儀最低速度拉開力值產(chǎn)生裝置，此時(shí)測得的力值最接近靜態(tài)力值，以此力值為標(biāo)準(zhǔn)；提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，測得的力值與其比較，計(jì)算其誤差；進(jìn)一步提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，比較其力值誤差，直至誤差達(dá)到最大允許值，此時(shí)的拉伸時(shí)間即為該強(qiáng)力儀在所要求的準(zhǔn)確度的情況下所能達(dá)到的試樣最小斷裂時(shí)間；試驗(yàn)時(shí)，斷裂時(shí)間小于該時(shí)間的實(shí)驗(yàn)達(dá)不到準(zhǔn)確度要求。
力值產(chǎn)生裝置的磁鐵座和磁鐵均滑動安裝于導(dǎo)向套中；并在導(dǎo)向套上設(shè)置了導(dǎo)向槽，下磁鐵座上裝有可在導(dǎo)向槽中滑動的銷釘；在導(dǎo)向套對應(yīng)于磁鐵吸引面的位置上開有通氣孔。
具體校驗(yàn)步驟如下(一)、力值產(chǎn)生裝置安裝(a)、將上下連接片分別夾于強(qiáng)力儀的上下夾持器內(nèi)，適當(dāng)旋緊夾持器；(b)、將力值產(chǎn)生裝置上掛鉤掛在上連接片孔內(nèi)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，強(qiáng)力儀自動清零；(c)、將力值產(chǎn)生裝置下掛鉤掛在下連接片上，旋轉(zhuǎn)力值產(chǎn)生裝置下端的絲桿使力值產(chǎn)生裝置長度縮短，使空程盡量小，此時(shí)安裝完畢，可以進(jìn)行試驗(yàn)；(二)、強(qiáng)力儀預(yù)置及校驗(yàn)(a)、在強(qiáng)力儀最低負(fù)荷檔進(jìn)行試驗(yàn)；(b)、強(qiáng)力儀復(fù)位，將拉伸速度設(shè)置在最低速度；(c)、進(jìn)入試驗(yàn)，此時(shí)強(qiáng)力儀自動清零，原來加的預(yù)加張力數(shù)值已消除；(d)、拉伸10次，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均力值。
(e)、力值產(chǎn)生裝置不動，強(qiáng)力儀復(fù)位重新設(shè)置在定速拉伸，拉伸速度設(shè)置在一個(gè)定值速度；(f)、拉伸10次，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均力值和平均斷裂時(shí)間；(g)、提高拉伸速度重復(fù)(e)、(f)的操作，直到強(qiáng)力儀測得力值與第一次試驗(yàn)比較，判斷是否低到設(shè)定的準(zhǔn)確度以下，紀(jì)錄此時(shí)的斷裂時(shí)間；(h)、若到強(qiáng)力儀最大速度時(shí)，測得力值仍未降到設(shè)定的準(zhǔn)確度以下，則應(yīng)將力值力值產(chǎn)生裝置中的彈簧更換為剛度更大的，重新試驗(yàn)。
所述的力值產(chǎn)生裝置，包括固定在兩個(gè)磁鐵座上的上下兩塊磁鐵，上掛鉤連接在上磁鐵座上，下掛鉤連接在安裝于下磁鐵座內(nèi)的彈簧的上端；下掛鉤連接彈簧的拉桿分為互相配合的兩節(jié)，即螺桿和帶內(nèi)絲的套管磁鐵座和磁鐵均滑動安裝于導(dǎo)向套中；并在導(dǎo)向套上設(shè)置了導(dǎo)向槽，下磁鐵座上裝有可在導(dǎo)向槽中滑動的銷釘；在導(dǎo)向套對應(yīng)于磁鐵吸引面的位置上開有通氣孔。
強(qiáng)力儀夾持器及其連接部件的質(zhì)量和形狀、傳感器的形式和剛度(即這一組件的固有頻率)影響F-t曲線上升沿的形狀和高度，在不同速度下是不一樣的；速度高時(shí)，斷裂時(shí)間短，加速度大，質(zhì)量大的慣性大，傳感器形變遲緩，顯示示值小于實(shí)際值，曲線偏低。電子強(qiáng)力機(jī)計(jì)算機(jī)部分的準(zhǔn)確采集原始數(shù)據(jù)的最短時(shí)間(準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)周期)則是決定能否采集到曲線中最大力值的因素；儀器的采集周期是不變的，但是試樣的斷裂時(shí)間隨拉伸速度的增大而縮短，時(shí)間越短每個(gè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集次數(shù)就越少；最大值附近是最后一次采集周期，在整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間中占比例大，此區(qū)間數(shù)據(jù)采集的概率是均勻分布的，多次采集的平均值應(yīng)當(dāng)是此區(qū)間的平均值，與實(shí)際的最大值誤差應(yīng)比較大，反之較??；因此，強(qiáng)力儀測力的準(zhǔn)確性與試樣拉斷時(shí)間的長短關(guān)系很大。當(dāng)斷裂時(shí)間幾十秒以上時(shí)，采集次數(shù)很多，動態(tài)與靜態(tài)測得力值相差很小，多次測量的CV值非常小，當(dāng)采用本發(fā)明之中的力值產(chǎn)生裝置時(shí)，CV值可能接近零；而當(dāng)斷裂時(shí)間逐漸縮短時(shí)，測得的動態(tài)力值將隨之減小，CV值漸大；當(dāng)斷裂時(shí)間短到1秒以下時(shí)，動態(tài)特性差的強(qiáng)力儀測得的動態(tài)力值將明顯減小，CV值明顯增大，可以此確定強(qiáng)力儀能達(dá)到的準(zhǔn)確度要求時(shí)的最短斷裂時(shí)間。本發(fā)明提供的校驗(yàn)強(qiáng)力儀動態(tài)測力性能的方法就是依據(jù)以上原理來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的積極效果在于通過低速和高速時(shí)對力值產(chǎn)生裝置的同一力值的測得值進(jìn)行比較，判斷強(qiáng)力儀動態(tài)特性是否符合要求。本發(fā)明十分相似地模仿了試樣拉伸的過程；并且力值的上升沿為線性，便于判斷測得力值的準(zhǔn)確程度；重復(fù)性很好，變動差非常小；在應(yīng)用中，它相當(dāng)于一個(gè)力值穩(wěn)定、重復(fù)性很好的標(biāo)準(zhǔn)試樣。


圖1是力值產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是動態(tài)力值檢定拉伸曲線。
具體實(shí)施例方式
一種強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法，本方法使用本發(fā)明中的力值產(chǎn)生裝置。
力值產(chǎn)生裝置的構(gòu)造如圖1所示，上磁鐵3和下磁鐵2分別固定在兩個(gè)磁鐵座上，上掛鉤5直接固定在上磁鐵座4上，下掛鉤8通過一個(gè)彈簧7將力傳遞給下磁鐵座1；為防止磁鐵吸引面間滑動設(shè)置了導(dǎo)向套6；為防止磁鐵吸引面間轉(zhuǎn)動導(dǎo)向套6上設(shè)置了導(dǎo)向槽，下磁鐵座1上裝有銷釘，可在導(dǎo)向槽中滑動；在導(dǎo)向套6對應(yīng)于磁鐵吸引面的位置上開有通氣孔，防止磁鐵間脫開時(shí)形成真空。為了能夠調(diào)節(jié)力值產(chǎn)生裝置初始狀態(tài)的安裝長度，下掛鉤8連接彈簧7的拉桿分為互相配合的兩節(jié)，即螺桿9和帶內(nèi)絲的套管10。
當(dāng)強(qiáng)力儀等速拉伸時(shí)，力通過被壓縮的彈簧7傳遞到兩塊磁鐵的吸引面之間，由于彈簧壓縮符合虎克定律，強(qiáng)力儀示值線性增大，當(dāng)彈簧儲能后壓縮力達(dá)到磁鐵間的最大吸引力時(shí)，兩磁鐵將分離，磁鐵間的吸力隨其間距的增大迅速減小，在彈簧力的作用下迅速脫開，上下掛鉤間的力將急劇減小，強(qiáng)力儀示值下降很陡，F(xiàn)-t(或F-E)曲線如圖2。
根據(jù)強(qiáng)力儀的量程不同應(yīng)制作不同力值的力值產(chǎn)生裝置。
校驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)力儀應(yīng)已通過靜態(tài)力值的校準(zhǔn)，以強(qiáng)力儀最低速度拉開力值產(chǎn)生裝置，此時(shí)測得的力值最接近靜態(tài)力值，以此力值為標(biāo)準(zhǔn)；提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，測得的力值與其比較，計(jì)算其誤差；再提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，比較其力值誤差；直至誤差達(dá)到最大允許值，此時(shí)的拉伸時(shí)間即為該強(qiáng)力儀在所要求的準(zhǔn)確度的情況下所能達(dá)到的試樣最小斷裂時(shí)間。試驗(yàn)時(shí)，斷裂時(shí)間小于該時(shí)間的實(shí)驗(yàn)達(dá)不到準(zhǔn)確度要求。
以下以紡織用電子織物強(qiáng)力儀動態(tài)力值檢定為例說明該方法。
預(yù)先清除力值產(chǎn)生裝置內(nèi)的磁鐵間的鐵屑等異物。
一、力值產(chǎn)生裝置安裝1、將上下連接片夾于強(qiáng)力儀的上下夾持器內(nèi)，適當(dāng)旋緊夾持器。
2、將力值產(chǎn)生裝置上鉤掛在上連接片孔內(nèi)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，強(qiáng)力儀自動清零。
3、將力值產(chǎn)生裝置下鉤掛在下連接片上，旋轉(zhuǎn)力值產(chǎn)生裝置下端的絲桿使力值產(chǎn)生裝置長度縮短，使空程很小。此時(shí)安裝完畢?？梢赃M(jìn)行試驗(yàn)。
二、強(qiáng)力儀預(yù)置及試驗(yàn)4、在強(qiáng)力儀最低負(fù)荷檔進(jìn)行試驗(yàn)5、強(qiáng)力儀復(fù)位，將拉伸速度設(shè)置在最低速度。
6、進(jìn)入試驗(yàn)(此時(shí)強(qiáng)力儀自動清零，原來加的預(yù)加張力數(shù)值已消除)。
7、拉伸10次，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均力值。
8、力值產(chǎn)生裝置不動，強(qiáng)力儀復(fù)位重新設(shè)置在定速拉伸，拉伸速度設(shè)置在50mm/min。
9、拉伸10次，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均力值F50和平均斷裂時(shí)間t50。
10、提高拉伸速度重復(fù)8、9、的操作，直到強(qiáng)力儀測得力值與第一次試驗(yàn)比較，判斷是否低到98％以下，紀(jì)錄此時(shí)的斷裂時(shí)間。
11、若到強(qiáng)力儀最大速度時(shí)，測得力值仍未降到98％以下，則應(yīng)將力值力值產(chǎn)生裝置中的彈簧更換為剛度更大的，重新試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法，借助力值產(chǎn)生裝置進(jìn)行動態(tài)力值校驗(yàn)，其特征在于所述的力值產(chǎn)生裝置包括固定在兩個(gè)磁鐵座上的上下兩塊磁鐵，上掛鉤(5)連接在上磁鐵座(4)上，下掛鉤(8)連接在安裝于下磁鐵座(1)內(nèi)的彈簧(7)的上端，下掛鉤(8)連接彈簧的拉桿分為互相配合的兩節(jié)，即螺桿(9)和帶內(nèi)絲的套管(10)；校驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)力儀應(yīng)已通過靜態(tài)力值的校準(zhǔn)，以強(qiáng)力儀最低速度拉開力值產(chǎn)生裝置，此時(shí)測得的力值最接近靜態(tài)力值，以此力值為標(biāo)準(zhǔn)；提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，測得的力值與其比較，計(jì)算其誤差；進(jìn)一步提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，比較其力值誤差，直至誤差達(dá)到最大允許值，此時(shí)的拉伸時(shí)間即為該強(qiáng)力儀在所要求的準(zhǔn)確度的情況下所能達(dá)到的試樣最小斷裂時(shí)間；試驗(yàn)時(shí)，斷裂時(shí)間小于該時(shí)間的實(shí)驗(yàn)達(dá)不到準(zhǔn)確度要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法，其特征在于力值產(chǎn)生裝置的磁鐵座和磁鐵均滑動安裝于導(dǎo)向套(6)中；并在導(dǎo)向套(6)上設(shè)置了導(dǎo)向槽，下磁鐵座(1)上裝有可在導(dǎo)向槽中滑動的銷釘；在導(dǎo)向套(6)對應(yīng)于磁鐵吸引面的位置上開有通氣孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法，其特征在于校驗(yàn)步驟如下(一)、力值產(chǎn)生裝置安裝(a)、將上下連接片分別夾于強(qiáng)力儀的上下夾持器內(nèi)，適當(dāng)旋緊夾持器；(b)、將力值產(chǎn)生裝置上掛鉤(5)掛在上連接片孔內(nèi)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，強(qiáng)力儀自動清零；(c)、將力值產(chǎn)生裝置下掛鉤(8)掛在下連接片上，旋轉(zhuǎn)力值產(chǎn)生裝置器下端的絲桿(9)使力值產(chǎn)生裝置長度縮短，使空程盡量小，此時(shí)安裝完畢，可以進(jìn)行試驗(yàn)；(二)、強(qiáng)力儀預(yù)置及校驗(yàn)(a)、在強(qiáng)力儀最低負(fù)荷檔進(jìn)行試驗(yàn)；(b)、強(qiáng)力儀復(fù)位，將拉伸速度設(shè)置在最低速度；(c)、進(jìn)入試驗(yàn)，此時(shí)強(qiáng)力儀自動清零，原來加的預(yù)加張力數(shù)值已消除；(d)、拉伸10次，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均力值。(e)、力值產(chǎn)生裝置不動，強(qiáng)力儀復(fù)位重新設(shè)置在定速拉伸，拉伸速度設(shè)置在一個(gè)定值速度；(f)、拉伸10次，記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算平均力值和平均斷裂時(shí)間；(g)、提高拉伸速度重復(fù)(e)、(f)的操作，直到強(qiáng)力儀測得力值與第一次試驗(yàn)比較，判斷是否低到設(shè)定的準(zhǔn)確度以下，紀(jì)錄此時(shí)的斷裂時(shí)間；(h)、若到強(qiáng)力儀最大速度時(shí)，測得力值仍未降到設(shè)定的準(zhǔn)確度以下，則應(yīng)將力值力值產(chǎn)生裝置中的彈簧更換為剛度更大的，重新試驗(yàn)。
4.實(shí)施權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法的力值產(chǎn)生裝置，其特征在于包括固定在兩個(gè)磁鐵座上的上下兩塊磁鐵，上掛鉤(5)連接在上磁鐵座(4)上，下掛鉤(8)連接在安裝于下磁鐵座(1)內(nèi)的彈簧(7)的上端；下掛鉤(8)連接彈簧的拉桿分為互相配合的兩節(jié)，即螺桿(9)和帶內(nèi)絲的套管(10)；磁鐵座和磁鐵均滑動安裝于導(dǎo)向套(6)中；并在導(dǎo)向套(6)上設(shè)置了導(dǎo)向槽，下磁鐵座(1)上裝有可在導(dǎo)向槽中滑動的銷釘；在導(dǎo)向套(6)對應(yīng)于磁鐵吸引面的位置上開有通氣孔。
全文摘要
本發(fā)明是一種強(qiáng)力儀動態(tài)力值測量準(zhǔn)確性的測試方法及力值產(chǎn)生裝置。校驗(yàn)時(shí)，以強(qiáng)力儀最低速度拉開力值產(chǎn)生裝置，此時(shí)測得的力值最接近靜態(tài)力值，以此力值為標(biāo)準(zhǔn)；提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，測得的力值與其比較，計(jì)算其誤差；進(jìn)一步提高速度拉開力值產(chǎn)生裝置，比較其力值誤差，直至誤差達(dá)到最大允許值，此時(shí)的拉伸時(shí)間即為該強(qiáng)力儀在所要求的準(zhǔn)確度的情況下所能達(dá)到的試樣最小斷裂時(shí)間；試驗(yàn)時(shí)，斷裂時(shí)間小于該時(shí)間的實(shí)驗(yàn)達(dá)不到準(zhǔn)確度要求。通過低速和高速時(shí)對力值產(chǎn)生裝置的同一力值的測得值進(jìn)行比較，判斷強(qiáng)力儀動態(tài)特性是否符合要求。
文檔編號G01N3/00GK1916595SQ20061006870
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者張森, 張雪波, 邱學(xué)明, 張國權(quán), 滕錫松, 滕振禹, 常海濤, 鄭躍軍, 朱錦福, 鞏玉亮, 于旭兵 申請人:萊州市電子儀器有限公司