[实用新型]便携式硬度测量仪

说明书

本实用新型涉及一种便携式硬度测量仪，属金属材料的硬度测试技术领域。

在已有技术中，用于测试金属材料表面里氏硬度的测试仪，有多种形式，如中国专利申请88200728、89213563.8等，主要由硬度／电压传感器、电信号放大、采集器和数据处理、显示打印部分等组成。其不足之处是电信号模／数转换部分采用的是八位模／数转换器，因而精度较差，不能满足里氏硬度标准的要求。且使用的数据处理机不能与通用的微机兼容，在数据统计、处理上有很大局限性。

本实用新型的目的是采用带有高精度模／数转换器的单片计算机芯片，以提高仪器的测量精度，使其符合里氏硬度的测量标准。同时对仪器配置先进的数据处理微机，使其性能价格比优于已有的仪器。

本实用新型的内容是：便携式硬度测量仪由硬度／电压传感器、放大电平变换器、带有模／数转换器的单片计算机、便携式微机和打印机组成。硬度电压传感器将被测金属物体的硬度转换成电压信号，此电压信号经放大电平变换器放大、移位后送入单片计算机进行数／模转换，由此得到的数字编码值，经微机的串行通讯接口进入便携式微机进行处理、显示，最后打印出测试结果。

附图说明：

图1是本实用新型的结构方框图。

图2是放大电平变换器的电路图。

图3是本实用新型的计算公式所依据的波形示意图。

下面结合附图，详细介绍本实用新型的内容。

根据里氏硬度测量原理，硬度／电压传感器产生的电压信号，经放大、电平变换后在模／数转换器输入端的信号，如图3所示。图3中，V_C为静态电压值，V_A为测试硬度过程中，传感器的冲击电压峰值，V_B为反弹电压峰值。A为V_A与V_C的差值，B为V_C与V_B的差值。里氏硬度值以L表示，则有：

L＝ (B)/(A) ×1000 （1）里氏硬度／电压传感器产生的模拟信号，经过模／数转换时，将会产生量化误差。

由（1）式得：L＝ (B)/(A) ×1000＝ (V_C-V_B)/(V_A-V_C) ×1000对上式求微分，并设V_C为常量，V_A和V_B的量化误差相等，则对里氏值的相对误差取绝对值为：

(｜△L｜)/(L) ＝ (△V_A)/(V_A-V_C) （ 1000/(L) ＋1） （2）其中△V_A为量化误差。由式（2）可得如下结论：①当里氏硬度值较小时，里氏值的相对误差则较大；②量化误差越小，则里氏硬度值相对误差越小；③V_A与V_C的差值越大，则相对误差越小。其中V_A由里氏硬度／电压传感器的特性来决定，因而V_C的取值对减小硬度的测量误差至关重要。本实用新型设计的硬度测量仪，其里氏值的测量范围为200～900，由（1）式得：L_max＝ (B_max)/(A) ×1000＝900即： (B_max)/(A) ＝0.9 （3）由图3中可看出：A＋B_max＝V （4）

V为模／数转换输入电压范围。

将（3）式与（4）式联立，并令V_A＝V