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我国材料试验机标准测力仪发展概述

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仪器校校准

从性能指标划分,我国测力仪的发展经历了三个阶段,下面先容测力仪(环)各个阶段的发展状况。
 
一、发展状况
1. 第一阶段测力仪(环)发展史的第一阶段是 1950-1993 年期间。 在这个阶段,测力仪(环)基本是机械指针式测力环,其结构如图 1 所示。主要性能指标如下:
( 1 )准确度: 0.3%
( 2 )测量范围: 600N~3000kN
( 3 )使用温度: -10℃~40℃ ;湿度: ≤90%RH主要优缺点:
缺点:
( 1 )示值不直观,人为误差大,准确度低,最高只能达到 0.3 级,对于 0.5 级的试验机不能进行校准。
( 2 )劳动强度大,永利电玩城时需要两名校准人员,读取、记录、结果计算全部由人工完成。( 3 )校准数据不易保存,查询困难。
( 4 )大量程的测力环重量太重,携带、搬运很不方便。
( 5 )多数测力环只能检测压向载荷,不能检测拉向载荷。
( 6 )测力环受温度影响大,指针对零点难。优点:操作简单,易维护,单个测力环价位较低。2. 第二阶段测力仪(环)发展史的第二阶段是 1993-2002 年期间。 在这段时间内,由于不断引进国外先进生产技术及国内科学技术的高速发展,我国测力传感器及数显仪表的性能和准确度大幅度提高,测力仪主要是由测力传感器和数显仪表组成的数字测力仪,测力环逐步被淘汰,数字测力仪的原理结构如图 2 所示。工作原理:当传感器受力时,输出信号到显示仪的前置放大,滤波后,送至 A/D 转换成数字信号,单片微处理控制器进行数据处理、键盘扫描、显示输出、打印、串行通信等。
主要性能指标:
( 1 )准确度等级: 0.1级、0.3 级
( 2 )测力范围: 1N~6MN ( 0.1kg~600t )
( 3 )通道数: 8 道(即可用不同量程,不同型号的 8只传感器进行测力)
( 4 )采用键盘标定及通道转换
( 5 )多种出错信息和断电保护
( 6 )数据储存和断电保护
( 7 )中英文打印
( 8 )串行通信功能
( 9 )使用温度、湿度: 0~40℃ ; ≤90%RH
( 10 )储运温度: -20℃~50℃( 11 )使用电源: AC180V~AC240V ,( 49~51 ) Hz
 
主要优缺点:
缺点:
( 1 )劳动强度大,校准时需两名人员,读数、记录、结果计算全部由人工完成。
( 2 )校准结果不易保存,查询困难,不利于计量数据的现代化管理。
( 3 )功能简单,操作复杂。
( 4 )在缺少市电的情况下不能检测,不适宜于户外检测。
优点:
( 1 )准确度较高,最高可达 0.1级。
( 2 )读取直观,人为误差小。
( 3 )成本适中。3. 第三阶段测力仪发展史的第三阶段是从 2002 年至今。 随着微电子技术的发展和笔记本电脑的大幅降价,测力仪的数据处理功能得以实现,智能数显测力仪顺应当今时代发展潮流,正在逐步取代数显测力仪。 智能测力仪以笔记本电脑作为数据显示及处理的载体,其原理框图如图 3 所示。工作原理:传感器受力后,将信号输入数据采集 器 , 采 集 器 对 其 进 行 放 大 、 A/D 转 换 后 , 通 过WiFi 、 蓝牙或 USB 等通信口将 A/D 原码送入笔记本电脑,校准系统App将 A/D 原码进行处理后对力值进行实时显示,按照试验机校准规程要求录入检测数据、计算准确度并存贮,最终打印出校准结果报告单。主要技术指标:
( 1 )准确度等级: 0.1级、0.3 级
( 2 ) 40 通道。即可配接不同型号、不同量程的测力传感器,以满足对不同类型、不同量程材料试验机的校准
( 3 )采集器通过 USB 口直接由笔记本电脑供电
( 4 )实时显示测量数据及曲线
( 5 )具有传感器线性修正功能
( 6 )校准记录、校准报告可贮存、查询及删除,并且可以导成 Word 文件,刻录成光盘,永久贮存
( 7 )校准报告可即时打印主要优缺点:缺点:成本稍高。
 
优点:
( 1 )准确度高,可达 0.1级。
( 2 )可连接不同量程的测力传感器,测量范围能达到 ( 1~6 ) MN (与测力传感器的量程有关),适于对各种材料试验机进行校准。
( 3 )操作简单,携带方便,性能可靠。
( 4 )具有线性修正功能,可以使用低精度的传感器而达到较高的测量准确度。
( 5 )实时显示测量数据及测量曲线。
( 6 )校准记录自动录入,校准结果由计算机自动计算,报告可即时打印。
( 7 )校准记录、校准报告可以 Word 文件的形式存储于计算机硬盘或光盘。
( 8 )校准记录、校准报告可按日期进行查询、删除。
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二、测力仪发展趋势测力仪从第一、 二阶段发展到现今相对先进的智能化检测系统,在数据采集方法及数据转换、数据库技术、 试验数据的存储处理及输出等方面实现高效、精准、省时省力,其功能基本满足计量检测人员的需求。 随着测力仪采集和处理系统的材料新型化、微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化及多媒体先进技术的不断提高, 智能测力仪的发展是可期待的。 例如本文编辑已完成的国家质检总局科技计划项目 (国家质检总局科技成果批准登记号为 G2014-490 )。 计划编号: 2012QK019 ;项目名称:便携式无线智能力值计量检测系统的研究及应用。 该项目系统采用 WiFi 和蓝牙两种通信方式, 将传感器信号通过信号采集盒, 使传感器信号直接与无线网络设备通信,实现数据无线传输,进一步提高检测效率和数据处理的智能化程度。 并在计算机终端与手机终端实现仪表功能, 对采集到的数据进行智能化分析。

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