数显标准测力仪在检定材料试验机中的运用分析

数显标准测力仪在检定材料试验机中的运用分析

刘秋剑

广东省汕尾市质量计量监督检测所 516600

摘要：材料试验机能够准确测定出材料的各方面物理性能及质量，并以直观的参数加以呈现，这对实现材料的质量控制有非常重要的意义。而在数显标准测力仪联合材料试验机被应用到材料检测过程中之后，数显标准测力仪也能够检测出材料试验机的性能是否充分可靠。基于此，本文将围绕数显标准测力仪在材料试验机中的运用进行深入分析。

关键词：数显标准测力仪；材料试验机；检定工作

引言：数显标准测力仪是当前常见的计量设备，而另一常见的计量设备则为牛顿环式。其中牛顿环式以百分表式呈现检测结果，在我国的应用历史已达五十余年，本身具有量值传输稳定的优势，在精度上也有可靠保障。然而牛顿环式以百分表式呈现的数值形式在得出之后需要进行二次换算，使用操作的过程也相对复杂，且装置本身的体积相对庞大，因此在当今社会表现出的检定效率越发不理想。而由传感器及配套指标装置构成的数显标准测力仪背身配备了二次仪表，又具有体积更小、操作更方便、读数更直观的优势，在应用性能及质量上也有可靠保障，因而数显标准测力仪逐渐成为检定材料试验机的主流配置设备，其应用也变得越发广泛^[1]。

1.影响数显标准测力仪检定精度的要素

数显标准测力仪是标准测力仪的一种，另一种则是应变式标准测力仪。两种标准测力仪的检测过程可以说是大同小异，但由于数显标准测力仪在实际应用时会受到一些因素的影响，因此对这些影响因素的分析是确定数显标准测力仪性能的重点工作内容。

1.1温度

温度对数显标准测力仪的影响体现在常规温度与高温两种状态。如果将常规温度设定为21℃试验检测标准测力仪，在将受力设定为50kN时，经实验发现数显测力仪的相对误差表现为0.214%，而应变式测力仪的相对误差则为-1.30%；之后将受力上调至250kN，此时经过试验后发现数显测力仪相对误差表现为-0.050%，应变式测力仪的相对误差表现为-0.018%，由此可见数显测力仪常温状态下的测量表现出更明显的离散性。高温主要以模拟夏季高温环境为主，因此将环境温度设置为33℃，待环境温度稳定后进行测量，依然将受力条件分别取50kN和250kN，之后发现第一种受力情况下数显测力仪标准误差达到0.169%，应变式测力仪标准误差达0.729%；第二种受力情况下数显测力仪标准误差为0.050%，应变式测力仪的标准误差则达到0.075%。由此可见数显测力仪的性能会受到大幅温差变化的影响，且在高温条件下数显测力仪的性能略微逊色于应变式测力仪。

1.2加荷速度

此处两种测力仪的加荷速度试验分别取0.6kN/S与3.6kN/S，环境温度取常规温度，其他条件不变。经过试验后发现当加荷速度取0.6kN/S时，受力设定为50kN的情况下数显测力仪与应变式测力仪的相对误差分别为0.21%与-0.150%，而受力设定为250kN的情况下数显测力仪与应变式测力仪的相对误差分别为-0.094%与-0.027%；之后将加荷速度提升至3.6kN/S，则这种情况下受力设定为50kN时数显测力仪与应变式测力仪的相对误差分别为0.238%与-0.378%，当受力上升至250kN之后，数显测力仪与应变式测力仪的相对误差则分别为0.072%与-0.112%。结合试验结果可以看出数显测力仪性能受温度影响较大，但在加荷速度不同的情况下则比较稳定^[2]。

2.数显标准测力仪在检定材料试验机中的应用方法

2.1测量标准不确定性分析

影响测量标准不确定性的因素很多，包括但不限于测力仪长期稳定性、测力仪回零误差、测力仪自身重复性、测量显示控制器分辨率、定度与检定过程中标准机的不确定度等。因此在定度过程中需要严格控制环境温度，将其波动控制在±1℃以内，以免测力仪不确定度上升影响检测结果及检测精度。要实现这一点，就需要对数显标准测力仪及检定材料试验机的产品说明书、各项性能及运行环境参数等进行深入分析，以确定数显标准测力仪的不确定性。

2.2合理操作系统检定软件

在将数显标准测力仪应用在检定材料试验机中的第一步是对标准力传感器进行标定。首先要做的是启动检定系统，以“菜单-系统维护-传感器管理”的顺序执行传感器管理工作。如果要增加新的标准力传感器，点击“添加”即可实现，但需要注意的是要使用新增加的传感器必须先进行标定，完成标定后才能投入使用。标定方法如下：开始时先连接传感器与显示器以及智能终端，随后开启仪器并点击“重新标定”，确定传感器的标定点数与连接通道号之后输入需要标定的力值，使标准机为标定的传感器施加输入的标定力值。进行完这些操作之后显示器上会显示内码值，随后可采取手动或自动的方式录入内码值，完成之后点击“结束标定”即可^[3]。针对数值的大小系统会自动以递增的方式完成数值排列工作。

第二步则是在材料试验机检定过程中的实际应用。但在应用之前要确定材料试验机进行过检定，如果没有就需要设置测试程序，在测试程序中输入未检定试验机的相关信息并添加新信息，随后进入次级菜单完成测试力的设置，一般未检定试验机需要设置1-6不等的量程，而在不同量程中设置的测试力相互之间也不能相同。及至试验机正式检测的过程中，需要在主界面选择测试程序，并借助外设设备输入试验机相关信息，完成由测试通道向传感器通道的切换，并选择需要用于测试的传感器，随后可正式开始测试。测试过程中需要完全按照提示进行操作，在测试完毕之后还要注意对测试结果的存储与备份。

3.数显标准测力仪在检定材料试验机应用中的注意事项

在应用数显标准测力仪检定材料试验机示值时，需要分别采用JJG 139-1999中3.7.5.2与JJG 476-86中17.2b两种方法进行，所选取的依据应当是标准测力仪，读数通常会在试验机的显示装置上呈现，之后则要根据读数结合设备性能，进行材料试验机示值的重复性、回程误差、相对误差几方面内容的详细计算分析。

针对不同量程材料试验机的检测需采用量程差距较小、数值较为接近的数显标准测力仪，在检测全过程中要保证配套使用测力传感器与显示仪表，不仅这两样设备不能随便更换，显示仪表内置参数也不能随便进行标定更新。

长时间不用的数显标准测力仪需要定期进行通电以保证其性能正常，其测力传感器及显示仪表至少应做到每年进行一次配套检定，确保其精度及准度达到应有要求，且不用时要维护保养工作。

结语：近年来的科技发展使得计量设备的精度与可靠性越来越高，也意味着数显标准测力仪必将迎来高灵敏度、数字化、抗干扰性强的发展方向，因此也就能在更大程度上保证检定的精度，连同材料试验机创造更全面且更深远的综合效益。

参考文献：

1. 林勋安.我国材料试验机标准测力仪发展概述[J].中国计量.2017，（11）：86-88.

2. 刘丹.浅谈数显标准测力仪在检定材料试验机中的运用[J].中国设备工程.2019，（20）：93-95.

3. 王镱淮、刘群.万能材料试验机的同轴度检测方法分析[J].中国金属通报.2020，（2）：283-284.