专利名称：一种强力仪准确数据采集速率校验方法及信号发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试各种电子强力测试仪(试验机)(或其他峰值保持器)准确采集原始数据采集速率的方法及为此方法所设计的信号发生器。所说的电子强力测试仪(以下简称强力仪)是用来测试各种试样拉伸或压缩性能的仪器，它具有峰值保持功能；凡具有峰值保持功能的数据采集系统都可适用。
背景技术：
各种电子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，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。强力仪测力是一个动态过程，其特性受到强力仪测力部分的惯性、传感器的刚度、准确采集数据的能力等许多因素的影响。其中，计算机部分能够准确采集到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试验过程中最大力值的主要因素，因此，测知(或给出)某种强力仪准确采集数据周期(或速率)对判断强力仪的动态特性是否符合要求及正确使用仪器有很大的意义。
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”。它需要用试样进行试验，试样间的离散性掺杂在其中，并不能给出准确采集数据的周期或速率。
国家计量技术规范JJF1048-1995《数据采集系统校准规范》适用于以模拟电量作输入的数据采集系统的校准。其测试原理和校准程序比较复杂，测试顶目较多，不能直接给出采集到的数据符合一定准确度要求的采集周期或速率。
未见其他评定或校验数据采集系统的采集速率的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种强力仪准确数据采集速率校验方法及信号发生器。给强力仪的计算机数据采集系统输入单一的可改变宽度但幅度不变的方形脉冲，对比输入宽、窄脉冲时强力仪显示力值的大小，来判断强力仪准确采集原始数据的采集速率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。
一种强力仪准确数据采集速率校验方法，借助信号发生器实施校验，其特征在于本方法使用的信号发生器能够输出单一的方形脉冲；将所述信号发生器输出的单一方形脉冲输入给强力仪的计算机数据采集系统，强力仪的计算机数据采集系统的数据采集性能是固有的，输入宽脉冲时信号幅度实际值容易准确采集，输入窄脉冲时信号幅度实际值则不容易准确采集，以输入宽脉冲时采集的信号幅度为准，当输入脉冲窄到数据采集系统采集的信号幅度低到所要求准确度的下限时，输入方脉冲的宽度即时间为被测强力仪的“准确采集数据周期”，“准确采集数据周期”的倒数为“准确采集数据速率”。
操作步骤及信号发生器的使用方法如下(1)、将信号发生器的输出插头连接到强力仪的传感器插头上，使其代替传感器；(2)、接通信号发生器的电源；(3)、调整信号发生器的调零电位器，使零位电压在强力仪的允许范围内；(4)、将信号发生器信号调至最长脉宽和单一脉冲输出状态；(5)、按动启动按钮，强力将在2.5秒内显示“预加张力”，根据强力仪的量程调节信号发生器的预加张力电位器使“预加张力”为一个较小的力值；(6)、按信号发生器启动按钮，接着按强力仪拉伸键，进行一次“试验”，待单一脉冲发生后，强力仪回位，并显示“断裂强力值”，此力值应在强力仪测试范围内，且比预加张力大几倍，至几十倍，否则调整力值调节电位器，至此信号发生器调整完毕，可以进行试验；(7)、“试验”十次，计算平均值和CV％；(8)、缩短脉宽，在“试验”十次，计算平均值和CV％，并与7、比较，“断裂强力”是否小于设定百分比，CV％是否有明显增大。
(9)、继续8、直至“断裂强力”等于或非常接近于所述设定百分比，且CV％无太大的增加。此时的“输入脉冲宽度”即为被检强力仪的“准确采集数据周期”，其倒数为“准确采集数据速率”。
前述的强力仪准确数据采集速率校验方法所使用的信号发生器，其特征在于面板上方有用于显示设定的脉冲宽度的显示器，显示器下方有指示供电状态的电源指示灯，中间有三个按键“功能选择/设定”键、“加数/启动”键、“减数”键；显示器下方有三个电位器旋钮零点调节旋钮，预加张力调节旋钮，力值幅度调节旋钮。
校验方法原理如下向强力仪的计算机数据采集系统输入单一的方形脉冲时，数据采集系统对输入信号进行采集，数据采集系统的采集速率是固有的(即采集周期不变)。假设数据采集只采一次完成一个数据，保证能够采集到方波顶部(即准确采集到到信号幅度实际值)的条件是方波宽度不小于采集周期；但是，因为数据采集需要软件滤波，要占用一定的时间，所以此时准确采集到到信号最大值的条件是方波宽度不小于采集周期加上一个软件滤波时间。当脉冲较宽远大于上述时间，能够准确采集到到信号幅度实际值。当脉冲幅度不变，改变宽度到小于上述时间，则不能保证准确采集到到信号幅度实际值，多次采集数据的平均值要小于信号实际值，而且CV值要增大；脉宽越小上述情况越明显。再者，强力仪的计算机数据采集系统必然要有信号调理器，其通道频带宽度、线性度都会使信号发生畸变，会进一步缩小输入信号顶部的宽度。强力仪或试验方法对测量准确度是有一定要求的(例如98％)，当多次采集数据的平均值小于信号实际值到刚能符合要求时，输入方脉冲的宽度(时间)即为被测强力仪的“准确采集数据周期”，其倒数为“准确采集数据速率”。
本发明的积极效果在于给强力仪的计算机数据采集系统输入单一的可改变宽度但幅度不变的方形脉冲，对比输入宽、窄脉冲时强力仪显示力值的大小，来判断强力仪准确采集原始数据的采集速率。本发明能给出准确采集数据的周期或速率，对判断强力仪的动态特性是否符合要求及正确使用仪器有很大的意义。
图1是信号发生器的电器原理图。
图2信号发生器构造示意图。
具体实施例方式
一种校验强力仪准确采集原始数据的采集速率的方法，本方法使用信号发生器；它可以输出单一的方形脉冲，脉冲宽度可在较大范围内改变，幅度可在一定范围内改变。将本发明中的信号发生器输出的单一方形脉冲输入给强力仪的计算机数据采集系统，强力仪的计算机数据采集系统的数据采集性能是固有的，输入宽脉冲时信号幅度实际值容易准确采集，输入窄脉冲时信号幅度实际值则不容易准确采集，以输入宽脉冲时采集的信号幅度为准，当输入脉冲窄到数据采集系统采集的信号幅度低到所要求准确度的下限时，输入方脉冲的宽度(时间)即为被测强力仪的“准确采集数据周期”，其倒数为“准确采集数据速率”。其电器原理图如(图1)其中的电阻桥代替了强力仪中的传感器，可消除原传感器受机械振动的影响，电源及输出端与原机相同；RW1为输出电压调零电位器，RW2为强力输出电压幅度电位器，RW3为预加张力输出电压幅度电位器(有的强力仪特别是全自动强力仪具有无试样自动复位功能，须预加一个小电压才能继续工作)；强力输出电压为脉冲宽度可调的方波，它通过设定后由单片机发生并通过光耦控制设定宽度的脉冲输出；预加张力输出电压道理相同，只是宽度是固定的，比较长，幅度要低得多，两个脉冲一起关断。根据需要脉冲宽度及变动范围可利用软件任意设计，如1ms～1s，数据采集速率可校验至1000次每秒。一般说来，最长脉冲应当比估计的要检验的采集周期长许多倍。
信号发生器构造如图2。信号发生器带有信号线10和电源线11。可由市电直接供电，也可以由电池供电，电池供电可减少噪声窜入，设有电源开关1。面板上方有显示器2，可显示工作状态，显示设定的脉冲宽度。其下方有电源指示灯3，指示供电状态。中间有三个按键“功能选择/设定”键4、“加数/启动”键5、“减数”键6；“功能选择/设定”键供选择工作状态和设定脉冲宽度用，按一下，显示一位数时，为工作状态显示，数码闪烁时，由加数健切换工作状态为0或1(0为连续波，供校验本信号发生器脉冲宽度用；1为单个波，供校验被测强力仪用)；显示四位数时为设定脉冲宽度0001～1000，单位为ms，数码闪烁时，由加、减键设定数，由“功能选择/设定”键移位，最后仍按此键确定。右下方有三个电位器旋钮零点调节旋钮7，调节信号发生器输出零值电压在强力仪信号输入端的调节范围之内；预加张力调节旋钮8，给强力仪输入一个模拟预加张力的小电压，以维持强力仪进行工作；力值幅度调节旋钮9，调节输出电压到适应强力仪量程的幅度。
下面以电子织物强力仪为例说明测定电子强力仪准确采集原始数据采集速率的操作步骤及信号发生器的使用1、将信号发生器的输出插头连接到强力仪的传感器插头上，使其代替传感器。
2、接通信号发生器的电源。
3、调整信号发生器的调零电位器，使零位电压在强力仪的允许范围内。
4、将信号发生器信号调至最长脉宽和单一脉冲输出状态。
5、按动启动按钮，强力将在2.5秒内显示“预加张力”，根据强力仪的量程调节信号发生器的预加张力电位器使“预加张力”为一个较小的力值。
6、按信号发生器启动按钮，接着按强力仪拉伸键，进行一次“试验”。待单一脉冲发生后，强力仪回位，并显示“断裂强力值”，此力值应在强力仪测试范围内，且比预加张力大几倍，至几十倍。否则调整力值调节电位器。至此信号发生器调整完毕，可以进行试验。
7、“试验”十次，计算平均值和CV％。
8、缩短脉宽，在“试验”十次，计算平均值和CV％，并与7、比较，“断裂强力”是否小于98％，CV％是否有明显增大。
9、继续8、直至“断裂强力”等于或非常接近于98％，且CV％无太大的增加。此时的“输入脉冲宽度”即为被检强力仪的“准确采集数据周期”，其倒数为“准确采集数据速率”。
权利要求
1.一种强力仪准确数据采集速率校验方法，借助信号发生器实施校验，其特征在于本方法使用的信号发生器能够输出单一的方形脉冲；将所述信号发生器输出的单一方形脉冲输入给强力仪的计算机数据采集系统，强力仪的计算机数据采集系统的数据采集性能是固有的，输入宽脉冲时信号幅度实际值容易准确采集，输入窄脉冲时信号幅度实际值则不容易准确采集，以输入宽脉冲时采集的信号幅度为准，当输入脉冲窄到数据采集系统采集的信号幅度低到所要求准确度的下限时，输入方脉冲的宽度即时间为被测强力仪的“准确采集数据周期”，“准确采集数据周期”的倒数为“准确采集数据速率”。
2.根据权利要求1所述的强力仪准确数据采集速率校验方法，其特征在于操作步骤及信号发生器的使用方法如下(1)、将信号发生器的输出插头连接到强力仪的传感器插头上，使其代替传感器；(2)、接通信号发生器的电源；(3)、调整信号发生器的调零电位器，使零位电压在强力仪的允许范围内；(4)、将信号发生器信号调至最长脉宽和单一脉冲输出状态；(5)、按动启动按钮，强力将在2.5秒内显示“预加张力”，根据强力仪的量程调节信号发生器的预加张力电位器使“预加张力”为一个较小的力值；(6)、按信号发生器启动按钮，接着按强力仪拉伸键，进行一次“试验”，待单一脉冲发生后，强力仪回位，并显示“断裂强力值”，此力值应在强力仪测试范围内，且比预加张力大几倍，至几十倍，否则调整力值调节电位器，至此信号发生器调整完毕，可以进行试验；(7)、“试验”十次，计算平均值和CV％；(8)、缩短脉宽，在“试验”十次，计算平均值和CV％，并与7、比较，“断裂强力”是否小于设定百分比，CV％是否有明显增大。(9)、继续8、直至“断裂强力”等于或非常接近于所述设定百分比，且CV％无太大的增加。此时的“输入脉冲宽度”即为被检强力仪的“准确采集数据周期”，其倒数为“准确采集数据速率”。
3.根据权利要求1或2所述的强力仪准确数据采集速率校验方法所使用的信号发生器，其特征在于面板上方有用于显示设定的脉冲宽度的显示器(2)，显示器(2)下方有指示供电状态的电源指示灯(3)，中间有三个按键“功能选择/设定”键(4)、“加数/启动”键(5)、“减数”键(6)；显示器(2)下方有三个电位器旋钮零点调节旋钮(7)，预加张力调节旋钮(8)，力值幅度调节旋钮(9)。
全文摘要
本发明是一种强力仪准确数据采集速率校验方法及信号发生器，将信号发生器输出的单一方形脉冲输入给强力仪的计算机数据采集系统，以输入宽脉冲时采集的信号幅度为准，当输入脉冲窄到数据采集系统采集的信号幅度低到所要求准确度的下限时，输入方脉冲的宽度即时间为被测强力仪的“准确采集数据周期”，“准确采集数据周期”的倒数为“准确采集数据速率”。本发明能给出准确采集数据的周期或速率，对判断强力仪的动态特性是否符合要求及正确使用仪器有很大的意义。
文档编号G01N3/00GK1916596SQ20061006870
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