[发明专利]材料试验机用计算机数据采集系统的验证方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法及装置，尤其是一种材料试验机用计算机数据采集系统的验证方法及装置。

背景技术

材料试验机（以下简称试验机），是指在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等机械性能的精密测试设备，多用于金属及非金属（含复合材料）的拉伸、压缩、弯曲、剪切、劈裂、抗折、剥离、撕裂等项目的静力学性能测试分析研究，在研究探索新材料、新工艺、新技术和新结构的过程中，试验机是一种不可缺少的重要测试设备。其中，拉伸试验又是试验机最为常用的一种工作状态，其作用是通过上下夹持装置，缓慢地在试样两端施加负荷，使试样的工作部分受轴向拉力，引起试样沿轴向伸长，一般进行到拉断为止。通过拉伸试验测定材料的抗拉强度和塑性特性等。

以试验机的加力系统和测力系统分类，一般可将试验机分成三种类型：

1、液压式试验机，是以液压系统为力源，采用机械式测力技术和模拟式（指针）或数字式指示装置，记录装置通过机械方式（如拉锤滚筒式形变记录仪）记录试样的受力状况。

2、电液伺服试验机，是以液压系统为力源，采用电子测量和伺服控制技术，并具有计算机数据采集系统的试验机。

3、电子式试验机，是以机械方式加力，采用电子测量技术，并具有计算机数据采集系统的试验机。

我国试验机的发展历程也是随着电子技术、控制技术、计算机技术的发展而逐步走向成熟，具有数据采集、数据处理、数据储存、数据记录和图形显示（如应变—应力曲线）和图形打印等功能为一体的计算机数据采集系统越来越广泛地应用到试验机上，为新材料的研究提供了便利。试验机计算机数据采集系统是指试验时从试验机中采集基本数据，并根据所采集的基本数据计算和提供导出数据（见图1）的装置，图1中，应力为单位面积上试样承受的载荷；应变是指试样单位长度的伸长量。对于采集系统的试验结果是否准确，与实际试验结果是否一致，依据现行有效的评价（验证）采集系统方法相对落后，已不适应试验机发展的需要。

在现行国家计量技术规范JJF1103-2003《万能试验机计算机数据采集系统评定》和国家标准GB/T22066-2008《静力单轴试验机用计算机数据采集系统的评定》中，对于计算机数据采集系统（以下简称采集系统）的评定方法均采用单机比较法和多机比较法两种方法。单机比较法是针对配置能够记录试验过程的绘图记录装置和采集系统（或称“双记录系统”）的试验机，评价时，每种类型的试样至少取5个试样进行试验，对“双记录系统”同时获得的每次试验数据（基本数据、导出数据与绘图记录的结果），按规定的计算公式进行计算、比较和判定；多机比较法是针对没有绘图记录装置但有采集系统的试验机（即被验证试验机）。多机比较时，需另寻两台或以上的具备绘图记录装置的试验机（即参考试验机）进行比较，评价时，每种类型的试样在参与比较试验的每台试验机（被验证试验机和参考试验机）上，至少进行5个相同试样的试验，然后将被验证试验机的试验数据（基本数据、导出数据）和参考试验机的试验数据（绘图记录的结果），按规定的计算公式进行计算、比较和判定。

分析现行的评价（验证）采集系统的方法，其本质就是试样试验，正是因为试样试验（GB/T22066-2008《静力单轴试验机用计算机数据采集系统的评定》为2008年结合我国国情而制定的），方法相对落后，评定结果的可靠性不高。

1、随着计算机技术的发展，试验机已普遍采用电子测量技术和采集系统，采集系统本身具备记录试验过程的记录绘图功能，故采用电子测量技术的试验机一般不具备单机比较法的条件，故应采用多机比较法。多机比较法的前提是至少要有两台或以上具备绘图记录装置的试验机，对于大型试验仪器（试验机自重1吨至十几吨）而言不易搬运，同一现场一般不具备多机比较法的条件，这就需要携带多个试样异地试验，验证周期长，费用高。

2、多机比较法采用每台试验机（被验证试验机和参考试验机）每种类型试样至少进行5个相同试样的试验，由于试样试验带有破坏性，故一根试样在试验后不可重复使用，所以对“相同试样”的弹性模量、拉伸强度和外形尺寸等参数的一致性要求非常高。因试样的不确定性（如材质的均匀性，加工误差等），“相同试样”中各试样的弹性模量、拉伸强度也有较大的差异性，同时可能存在试验机误差方向相反的情况，使得验证结果的可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种材料试验机用计算机数据采集系统的验证方法及装置，其结构简单，适应范围广，操作方便，能对计算机数据采集系统进行有效评定，提高了评定结果的可靠性以及评定效率。