電子萬能試驗機屈服點誤差解決方法

　　從上面的描述，可以看出準確求取屈服點在材料力學性能試驗中是非常重要的，在許多的時候，它的重要性甚至大于材料的極限強度值（極限強度是所有材料力學性能必需求取的指標之一）， 然而非常準確的求取它，在許多的時候又是一件不太容易的事。它受到許多因素的制約，歸納起來有：

　　1.夾具的影響；

　　2.試驗機測控環(huán)節(jié)的影響；

　　3.結(jié)果處理軟件的影響；

　　4.試驗人員理論水平的影響等。

　　這其中的每一種影響都包含了不同的方面。下面逐一進行分析：

　　一、夾具的影響

　　這類影響在試驗中發(fā)生的機率較高，主要表現(xiàn)為試樣夾持部分打滑或試驗機某些力值傳遞環(huán)節(jié)間存在較大的間隙等因素，它在舊機器上出現(xiàn)的概率較大。由于機器 在使用一段時間后，各相對運動部件間會產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，使得摩擦系數(shù)明顯降低，最直觀的表現(xiàn)為夾塊的鱗狀尖峰被磨平，摩擦力大幅度的減小。當試樣受力逐漸增 大達到最大靜摩擦力時，試樣就會打滑，從而產(chǎn)生虛假屈服現(xiàn)象。如果以前使用該試驗機所作試驗屈服值正常，而現(xiàn)在所作試驗屈服值明顯偏低，且在某些較硬或者 較脆的材料試驗時現(xiàn)象尤為明顯，則一般應首先考慮是這一原因。這時需及時進行設備的大修，消除間隙，更換夾塊。

　　二、試驗機測控環(huán)節(jié)的影響

　　試驗機測控環(huán)節(jié)是整個試驗機的核心，隨著技術的發(fā)展，目前這一環(huán)節(jié)基本上采用了各種電子電路實現(xiàn)自動測控。由于自動測控知識的深奧，結(jié)構(gòu)的復雜，原理的 不透明，一旦在產(chǎn)品的設計中考慮不周，就會對結(jié)果產(chǎn)生嚴重的影響，并且難以分析其原因。針對材料屈服點的求取最主要的有下列幾點：

　　1、傳感器放大器頻帶太窄

　　由于目前試驗機上所采用的力值檢測元件基本上為載荷傳感器或壓力傳感器，而這兩類傳感器都為模擬小信號輸出類型，在使用中必須進行信號放大。眾所周知， 在我們的環(huán)境中，存在著各種各樣的電磁干擾信號，這種干擾信號會通過許多不同的渠道偶合到測量信號中一起被放大，結(jié)果使得有用信號被干擾信號淹沒。為了從 干擾信號中提取出有用信號，針對材料試驗機的特點，一般在放大器中設置有低通濾波器。合理的設置低通濾波器的截止頻率，將放大器的頻帶限制在一個適當?shù)姆?圍，就能使試驗機的測量控制性能得到極大的提高。然而在現(xiàn)實中，人們往往將數(shù)據(jù)的穩(wěn)定顯示看的非常重要，而忽略了數(shù)據(jù)的真實性，將濾波器的截止頻率設置的 非常低。這樣在充分濾掉干擾信號的同時，往往把有用信號也一起濾掉了。在日常生活中，我們常見的電子秤，數(shù)據(jù)很穩(wěn)定，其原因之一就是它的頻帶很窄，干擾信 號基本不能通過。這樣設計的原因是電子秤稱量的是穩(wěn)態(tài)信號，對稱量的過渡過程是不關心的，而材料試驗機測量的是動態(tài)信號，它的頻譜是非常寬的，若頻帶太 窄，較高頻率的信號就會被衰減或濾除，從而引起失真。對于屈服表現(xiàn)為力值多次上下波動的情況，這種失真是不允許的。就萬能材料試驗機而言，筆者認為這一頻 帶最小也應大于10HZ，最好達到30HZ。在實際中，有時放大器的頻帶雖然達到了這一范圍，但人們往往忽略了A/D轉(zhuǎn)換器的頻帶寬度，以至于造成了實際 的頻帶寬度小于設置頻寬。以眾多的試驗機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用的AD7705、AD7703、AD7701等為例。當A/D轉(zhuǎn)換器以“最高輸出數(shù)據(jù)速率 4KHZ”運行時，它的模擬輸入處理電路達到最大的頻帶寬度10HZ。當以試驗機最常用的100HZ的輸出數(shù)據(jù)速率工作時，其模擬輸入處理電路的實際帶寬 只有0.25HZ，這會把很多的有用信號給丟失，如屈服點的力值波動等。用這樣的電路當然不能得到正確試驗結(jié)果。

2、數(shù)據(jù)采集速率太低

　　目前模擬信號的數(shù)據(jù)采集是通過A/D轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)的。A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，但在試驗機上采用最多的是∑－△型A/D轉(zhuǎn)換器。這類轉(zhuǎn)換器使用靈活，轉(zhuǎn) 換速率可動態(tài)調(diào)整，既可實現(xiàn)高速低精度的轉(zhuǎn)換，又可實現(xiàn)低速高精度的轉(zhuǎn)換。在試驗機上由于對數(shù)據(jù)的采集速率要求不是太高，一般達每秒幾十次到幾百次就可滿 足需求，因而一般多采用較低的轉(zhuǎn)換速率，以實現(xiàn)較高的測量精度。但在某些廠家生產(chǎn)的試驗機上，為了追求較高的采樣分辨率，以及極高的數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定性，而將 采樣速度降的很低，這是不可取的。因為當采樣速度很低時，對高速變化的信號就無法實時準確采集。例如金屬材料性能試驗中，當材料發(fā)生屈服而力值上下波動時 信號變化就是如此，以至于不能準確求出上下屈服點，導致試驗失敗，結(jié)果丟了西瓜撿芝麻。

　　那么如何判斷一個系統(tǒng)的頻帶寬窄以及采樣速率的高低呢？

　　嚴格來說這需要許多的專用HY-1080人員來完成。但通過下面介紹的簡單方法，可做出一個定性的認識。當一個系統(tǒng)的采樣分辨率達到幾萬分之一以上，而 顯示數(shù)據(jù)依然沒有波動或顯示數(shù)據(jù)具有明顯的滯后感覺時，基本可以確定它的通頻帶很窄或采樣速率很低。除非特殊場合（如：校驗試驗機力值精度的高精度標定 儀），否則在試驗機上是不可使用的。