专利名称：强力仪动态力值测量准确性的测试方法及力值产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在动态情况下，校验各种强力测试仪(机)(以下简称强力仪)测得力值准确性的方法及校验用力值产生装置。所说的强力测试仪(机)是用来测试各种试样拉伸或压缩性能的仪器。本方法适用于拉伸速度较高或很高的小负荷强力仪或材料试验机和有可能进行很短时间拉断或压裂试验的试验机。
背景技术：
各种强力仪都有峰值保持的基本功能，当拉伸试样时，力值发生变化，仪器总是记录较大的数值，当试样拉断时，则记录最大力值。
强力仪测得力值准确与否，需要通过产生标准力值的器具进行校验。过去都是用力值砝码或测力计在强力仪的夹持器上施加静态力值，与强力仪的显示示值相比较，确定其静态示值准确性，并不进行动态力值准确性的校验。然而，强力仪测力是一个动态过程，由于强力仪测力部分的惯性、传感器的刚度、电子强力机还有计算机数据采集系统的数据采集能力等许多因素的影响，强力仪静态测得力值准确时，动态测得力值却不一定准确，特别是试样断裂时间较短的情况下，差异会更加明显。在正确绘制试样的拉伸曲线，特别是在进行织物撕裂试验和绘制曲线时，对强力仪的动态特性要求更高。
欲得知强力仪动态下测得力值是否准确，必须模拟试样的拉伸过程，使用一种在动态情况下能够产生一个稳定不变的力值的装置，在动态情况下检验强力仪测得值的准确性。
目前国家计量技术规范JJF1103-2003《万能试验机计算机数据采集系统评定》可适用于万能试验机准静态试验计算机数据采集系统的数据准确性和一致性的评定。它“采用比对试验的方式测定计算机数据采集系统，其方法是将万能试验机的计算机数据采集系统所获得的基本数据、导出数据与同一台试验机上的绘图记录所得到的结果进行比对(单机比对法)，或者与其他试验机所得到的结果进行比对(多机比对法)，评价其一致性，以评定计算机数据采集系统试验结果的准确性”。
经过检索，未发现其他动态情况下评定或校验强力仪或试验机动态力值准确性的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种强力仪动态力值测量准确性的测试方法及力值产生装置，通过低速和高速时对力值产生装置的同一力值的测得值进行比较，判断强力仪动态特性是否符合要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下一种强力仪动态力值测量准确性的测试方法，借助力值产生装置进行动态力值校验，所述的力值产生装置包括固定在两个磁铁座上的上下两块磁铁，上挂钩连接在上磁铁座上，下挂钩连接在安装于下磁铁座内的弹簧的上端；下挂钩连接弹簧的拉杆分为互相配合的两节，即螺杆和带内丝的套管；校验时，强力仪应已通过静态力值的校准，以强力仪最低速度拉开力值产生装置，此时测得的力值最接近静态力值，以此力值为标准；提高速度拉开力值产生装置，测得的力值与其比较，计算其误差；进一步提高速度拉开力值产生装置，比较其力值误差，直至误差达到最大允许值，此时的拉伸时间即为该强力仪在所要求的准确度的情况下所能达到的试样最小断裂时间；试验时，断裂时间小于该时间的实验达不到准确度要求。
力值产生装置的磁铁座和磁铁均滑动安装于导向套中；并在导向套上设置了导向槽，下磁铁座上装有可在导向槽中滑动的销钉；在导向套对应于磁铁吸引面的位置上开有通气孔。
具体校验步骤如下(一)、力值产生装置安装(a)、将上下连接片分别夹于强力仪的上下夹持器内，适当旋紧夹持器；(b)、将力值产生装置上挂钩挂在上连接片孔内，进入实验状态，强力仪自动清零；(c)、将力值产生装置下挂钩挂在下连接片上，旋转力值产生装置下端的丝杆使力值产生装置长度缩短，使空程尽量小，此时安装完毕，可以进行试验；(二)、强力仪预置及校验(a)、在强力仪最低负荷档进行试验；(b)、强力仪复位，将拉伸速度设置在最低速度；(c)、进入试验，此时强力仪自动清零，原来加的预加张力数值已消除；(d)、拉伸10次，记录数据，并计算平均力值。
(e)、力值产生装置不动，强力仪复位重新设置在定速拉伸，拉伸速度设置在一个定值速度；(f)、拉伸10次，记录数据，并计算平均力值和平均断裂时间；(g)、提高拉伸速度重复(e)、(f)的操作，直到强力仪测得力值与第一次试验比较，判断是否低到设定的准确度以下，纪录此时的断裂时间；(h)、若到强力仪最大速度时，测得力值仍未降到设定的准确度以下，则应将力值力值产生装置中的弹簧更换为刚度更大的，重新试验。
所述的力值产生装置，包括固定在两个磁铁座上的上下两块磁铁，上挂钩连接在上磁铁座上，下挂钩连接在安装于下磁铁座内的弹簧的上端；下挂钩连接弹簧的拉杆分为互相配合的两节，即螺杆和带内丝的套管磁铁座和磁铁均滑动安装于导向套中；并在导向套上设置了导向槽，下磁铁座上装有可在导向槽中滑动的销钉；在导向套对应于磁铁吸引面的位置上开有通气孔。
强力仪夹持器及其连接部件的质量和形状、传感器的形式和刚度(即这一组件的固有频率)影响F-t曲线上升沿的形状和高度，在不同速度下是不一样的；速度高时，断裂时间短，加速度大，质量大的惯性大，传感器形变迟缓，显示示值小于实际值，曲线偏低。电子强力机计算机部分的准确采集原始数据的最短时间(准确采集数据周期)则是决定能否采集到曲线中最大力值的因素；仪器的采集周期是不变的，但是试样的断裂时间随拉伸速度的增大而缩短，时间越短每个试验的数据采集次数就越少；最大值附近是最后一次采集周期，在整个试验时间中占比例大，此区间数据采集的概率是均匀分布的，多次采集的平均值应当是此区间的平均值，与实际的最大值误差应比较大，反之较小；因此，强力仪测力的准确性与试样拉断时间的长短关系很大。当断裂时间几十秒以上时，采集次数很多，动态与静态测得力值相差很小，多次测量的CV值非常小，当采用本发明之中的力值产生装置时，CV值可能接近零；而当断裂时间逐渐缩短时，测得的动态力值将随之减小，CV值渐大；当断裂时间短到1秒以下时，动态特性差的强力仪测得的动态力值将明显减小，CV值明显增大，可以此确定强力仪能达到的准确度要求时的最短断裂时间。本发明提供的校验强力仪动态测力性能的方法就是依据以上原理来实现的。
本发明的积极效果在于通过低速和高速时对力值产生装置的同一力值的测得值进行比较，判断强力仪动态特性是否符合要求。本发明十分相似地模仿了试样拉伸的过程；并且力值的上升沿为线性，便于判断测得力值的准确程度；重复性很好，变动差非常小；在应用中，它相当于一个力值稳定、重复性很好的标准试样。
图1是力值产生装置的结构示意图。
图2是动态力值检定拉伸曲线。
具体实施例方式
一种强力仪动态力值测量准确性的测试方法，本方法使用本发明中的力值产生装置。
力值产生装置的构造如图1所示，上磁铁3和下磁铁2分别固定在两个磁铁座上，上挂钩5直接固定在上磁铁座4上，下挂钩8通过一个弹簧7将力传递给下磁铁座1；为防止磁铁吸引面间滑动设置了导向套6；为防止磁铁吸引面间转动导向套6上设置了导向槽，下磁铁座1上装有销钉，可在导向槽中滑动；在导向套6对应于磁铁吸引面的位置上开有通气孔，防止磁铁间脱开时形成真空。为了能够调节力值产生装置初始状态的安装长度，下挂钩8连接弹簧7的拉杆分为互相配合的两节，即螺杆9和带内丝的套管10。
当强力仪等速拉伸时，力通过被压缩的弹簧7传递到两块磁铁的吸引面之间，由于弹簧压缩符合虎克定律，强力仪示值线性增大，当弹簧储能后压缩力达到磁铁间的最大吸引力时，两磁铁将分离，磁铁间的吸力随其间距的增大迅速减小，在弹簧力的作用下迅速脱开，上下挂钩间的力将急剧减小，强力仪示值下降很陡，F-t(或F-E)曲线如图2。
根据强力仪的量程不同应制作不同力值的力值产生装置。
校验时，强力仪应已通过静态力值的校准，以强力仪最低速度拉开力值产生装置，此时测得的力值最接近静态力值，以此力值为标准；提高速度拉开力值产生装置，测得的力值与其比较，计算其误差；再提高速度拉开力值产生装置，比较其力值误差；直至误差达到最大允许值，此时的拉伸时间即为该强力仪在所要求的准确度的情况下所能达到的试样最小断裂时间。试验时，断裂时间小于该时间的实验达不到准确度要求。
以下以纺织用电子织物强力仪动态力值检定为例说明该方法。
预先清除力值产生装置内的磁铁间的铁屑等异物。
一、力值产生装置安装1、将上下连接片夹于强力仪的上下夹持器内，适当旋紧夹持器。
2、将力值产生装置上钩挂在上连接片孔内，进入实验状态，强力仪自动清零。
3、将力值产生装置下钩挂在下连接片上，旋转力值产生装置下端的丝杆使力值产生装置长度缩短，使空程很小。此时安装完毕。可以进行试验。
二、强力仪预置及试验4、在强力仪最低负荷档进行试验5、强力仪复位，将拉伸速度设置在最低速度。
6、进入试验(此时强力仪自动清零，原来加的预加张力数值已消除)。
7、拉伸10次，记录数据，并计算平均力值。
8、力值产生装置不动，强力仪复位重新设置在定速拉伸，拉伸速度设置在50mm/min。
9、拉伸10次，记录数据，并计算平均力值F50和平均断裂时间t50。
10、提高拉伸速度重复8、9、的操作，直到强力仪测得力值与第一次试验比较，判断是否低到98％以下，纪录此时的断裂时间。
11、若到强力仪最大速度时，测得力值仍未降到98％以下，则应将力值力值产生装置中的弹簧更换为刚度更大的，重新试验。
权利要求
1.一种强力仪动态力值测量准确性的测试方法，借助力值产生装置进行动态力值校验，其特征在于所述的力值产生装置包括固定在两个磁铁座上的上下两块磁铁，上挂钩(5)连接在上磁铁座(4)上，下挂钩(8)连接在安装于下磁铁座(1)内的弹簧(7)的上端，下挂钩(8)连接弹簧的拉杆分为互相配合的两节，即螺杆(9)和带内丝的套管(10)；校验时，强力仪应已通过静态力值的校准，以强力仪最低速度拉开力值产生装置，此时测得的力值最接近静态力值，以此力值为标准；提高速度拉开力值产生装置，测得的力值与其比较，计算其误差；进一步提高速度拉开力值产生装置，比较其力值误差，直至误差达到最大允许值，此时的拉伸时间即为该强力仪在所要求的准确度的情况下所能达到的试样最小断裂时间；试验时，断裂时间小于该时间的实验达不到准确度要求。
2.根据权利要求1所述的强力仪动态力值测量准确性的测试方法，其特征在于力值产生装置的磁铁座和磁铁均滑动安装于导向套(6)中；并在导向套(6)上设置了导向槽，下磁铁座(1)上装有可在导向槽中滑动的销钉；在导向套(6)对应于磁铁吸引面的位置上开有通气孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种强力仪动态力值测量准确性的测试方法，其特征在于校验步骤如下(一)、力值产生装置安装(a)、将上下连接片分别夹于强力仪的上下夹持器内，适当旋紧夹持器；(b)、将力值产生装置上挂钩(5)挂在上连接片孔内，进入实验状态，强力仪自动清零；(c)、将力值产生装置下挂钩(8)挂在下连接片上，旋转力值产生装置器下端的丝杆(9)使力值产生装置长度缩短，使空程尽量小，此时安装完毕，可以进行试验；(二)、强力仪预置及校验(a)、在强力仪最低负荷档进行试验；(b)、强力仪复位，将拉伸速度设置在最低速度；(c)、进入试验，此时强力仪自动清零，原来加的预加张力数值已消除；(d)、拉伸10次，记录数据，并计算平均力值。(e)、力值产生装置不动，强力仪复位重新设置在定速拉伸，拉伸速度设置在一个定值速度；(f)、拉伸10次，记录数据，并计算平均力值和平均断裂时间；(g)、提高拉伸速度重复(e)、(f)的操作，直到强力仪测得力值与第一次试验比较，判断是否低到设定的准确度以下，纪录此时的断裂时间；(h)、若到强力仪最大速度时，测得力值仍未降到设定的准确度以下，则应将力值力值产生装置中的弹簧更换为刚度更大的，重新试验。
4.实施权利要求1所述的一种强力仪动态力值测量准确性的测试方法的力值产生装置，其特征在于包括固定在两个磁铁座上的上下两块磁铁，上挂钩(5)连接在上磁铁座(4)上，下挂钩(8)连接在安装于下磁铁座(1)内的弹簧(7)的上端；下挂钩(8)连接弹簧的拉杆分为互相配合的两节，即螺杆(9)和带内丝的套管(10)；磁铁座和磁铁均滑动安装于导向套(6)中；并在导向套(6)上设置了导向槽，下磁铁座(1)上装有可在导向槽中滑动的销钉；在导向套(6)对应于磁铁吸引面的位置上开有通气孔。
全文摘要
本发明是一种强力仪动态力值测量准确性的测试方法及力值产生装置。校验时，以强力仪最低速度拉开力值产生装置，此时测得的力值最接近静态力值，以此力值为标准；提高速度拉开力值产生装置，测得的力值与其比较，计算其误差；进一步提高速度拉开力值产生装置，比较其力值误差，直至误差达到最大允许值，此时的拉伸时间即为该强力仪在所要求的准确度的情况下所能达到的试样最小断裂时间；试验时，断裂时间小于该时间的实验达不到准确度要求。通过低速和高速时对力值产生装置的同一力值的测得值进行比较，判断强力仪动态特性是否符合要求。
文档编号G01N3/00GK1916595SQ20061006870
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者张森, 张雪波, 邱学明, 张国权, 滕锡松, 滕振禹, 常海涛, 郑跃军, 朱锦福, 巩玉亮, 于旭兵 申请人:莱州市电子仪器有限公司