材料工程測試技術(shù)

張洪巖

摘要：為了適應(yīng)科技進(jìn)步和生產(chǎn)發(fā)展，材料工程需要不斷的更新和發(fā)展，不斷研制出性能優(yōu)異的新型材料。文章主要對檢測的概念和一般方法，以及相關(guān)方面的最新發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：材料工程;測試技術(shù);新發(fā)展

前 ?言

材料工程的測試技術(shù)材料工程測試技術(shù)針對材料工程的檢測技術(shù)，其任務(wù)是：一方面對成品或半成品進(jìn)行檢測和測量，另一方面有效的檢查、監(jiān)督和控制某個生產(chǎn)過程，或者運動對象，保證這些環(huán)節(jié)都處于最佳狀況，以便能夠全程掌控反映這種最佳狀況的各種數(shù)據(jù)。因此，相關(guān)技術(shù)和測試人員就需要隨時對這些參數(shù)的大小和變化情況，進(jìn)行定性檢查或定量測量。實踐表明，制備新型材料的需要有嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝，同時要提高某種材料原有性能，也會對加工工藝有較高的要求，而要滿足這些要求，就需要自動控制技術(shù)來保證。而自動控制技術(shù)的開展，需要在求出相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)處理后送人控制裝置，然后再實施自動控制。

一、測量誤差和提高準(zhǔn)確度的方法

1.測量誤差概述

被測對象某參數(shù)的量值之真實大?。ㄕ嬷担﹛o是客觀存在的，但是由于種種原因，測量結(jié)果可能會存在一定的誤差。為了保iiEN量結(jié)果的準(zhǔn)確性，將誤差控制在一定的范圍內(nèi)，同時盡可能的用數(shù)學(xué)辦法估算出大小。同時也掌握測量誤差出現(xiàn)的規(guī)律，盡量減少誤差的產(chǎn)生。

2.誤差產(chǎn)生的原因

測量方法方面：測量方法的不完善、不合理，定義的不嚴(yán)密，以及結(jié)果表達(dá)式不當(dāng)，導(dǎo)致測量結(jié)果無法得到反映等因素所引起的誤差統(tǒng)稱方法誤差;測量設(shè)備方面：測量所使用的儀器、儀表、量具及附件不準(zhǔn)確都可能引起誤差;環(huán)境方面：在測量中，由于實際環(huán)境條件與規(guī)定的條件各不相同，可能會引起的誤差;測量人員方面：在測量時由于人員的分辨能力、反應(yīng)速度、感覺器官、情緒變化、工作責(zé)任心、操作經(jīng)驗、心理的固有習(xí)慣等存在差異，這就可能引起相應(yīng)的認(rèn)為誤差。

二、提高測量準(zhǔn)確度的方法

要想很好的提高測量準(zhǔn)確度，就必須要盡可能的減小誤差。提高準(zhǔn)確度，需要根據(jù)具體的產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析，在科學(xué)的測量原理的指導(dǎo)下，通過優(yōu)良的儀器設(shè)備，提高操作人員的素質(zhì)才能實現(xiàn)。從實際的測量工作來看，在現(xiàn)有的條件下，通過對測量方法、校正手段以及數(shù)據(jù)處理這些環(huán)節(jié)，來提高準(zhǔn)確度具有更有效更積極的意義。主要的方法有以下幾個方面：首先，掌握產(chǎn)生誤差的規(guī)律，并通過專業(yè)的理論分析，從測量方法的調(diào)整著手，完成測量的校正，或者在實驗數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下，找出應(yīng)修正的量值大小。其次，因為緩變誤差有不平穩(wěn)、隨機(jī)過程的特點，當(dāng)前要對此問題進(jìn)行解決，往往是通過不斷校正，且校正周期盡量短一些的辦法來解決。再次，壞值是指帶有粗差的測量數(shù)據(jù)，在測試過程中一旦發(fā)現(xiàn)就要馬上剔除，因此，掌握發(fā)現(xiàn)壞值的方法至關(guān)重要。最后，隨機(jī)誤差，針對隨機(jī)誤差，我們一般是通過掌握統(tǒng)計規(guī)律來減小誤差量，減少隨機(jī)誤差的影響，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。下文將主要分析利用統(tǒng)計規(guī)律估算隨機(jī)誤差、減小和剔除粗差的方法。

1.隨機(jī)誤差的估算

盡管通過正確有效的處理測量儀表的間隙和摩擦以及外界噪聲干擾，可很好的減小產(chǎn)生隨機(jī)誤差的影響，然而，從隨機(jī)誤差的特點看，其產(chǎn)生的原因是由眾多微小因素共同造成的。所以，在測量時需要利用其出現(xiàn)的統(tǒng)計分布規(guī)律，結(jié)合所得出的測量結(jié)果，盡量把估算出的隨機(jī)誤差的范圍縮小。在隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率分布上，測量人員必須有要對多數(shù)隨機(jī)誤差產(chǎn)生的獨立因素有所理解。

2.粗大誤差的減小和剔除準(zhǔn)則

含粗差的測量值是與事實不符的壞值，在實際的測量中必須要在主觀上避免出現(xiàn)，也就是要避免測量的操作者出錯，防止外界的各種重大干擾，同時要保證測量設(shè)備的完好。如果在測量中發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)該馬上剔除。在測量中判別壞值主要有兩種方法，即物理判別法和統(tǒng)計判別法。

所謂的物理判別是指測量人員一旦發(fā)現(xiàn)在測量過程中，有讀錯、記錄錯、操作錯等錯誤現(xiàn)象，或者發(fā)現(xiàn)不符合測量條件或環(huán)境突變的情況下，應(yīng)該隨時剔除，并重新進(jìn)行測量取值。統(tǒng)計判別是在完成自動檢測中待測量后，再通過統(tǒng)計辦法來處理所取得的測量數(shù)據(jù)。如果是在無系差的測量情況下，產(chǎn)生隨機(jī)誤差的可能性是比較小的，而且出現(xiàn)大誤差的次數(shù)是很小的。

三、檢測的一般方法

1.電測量和非電量電測量

由于電測量的參數(shù)差別很大，很難直接檢出和測量，所以一般情況下都是采用非電量電測量技術(shù)進(jìn)行測量的。也就是通過傳感器把待測的非電參數(shù)轉(zhuǎn)換成電參數(shù)，接著測出此電量，最后再按原轉(zhuǎn)換的規(guī)律逆向找出待測非電量。傳感器是指能按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。而敏感元件則是指傳感器中能夠直接感受，或者響應(yīng)被測量輸出與被測量成確定關(guān)系的其他量，如果這個量已是電量，那就會被稱為轉(zhuǎn)換元件。

2.主動檢測和被動檢測

主動檢測是指為了檢測，主動向被測對象施加能量，通過得到的反饋情況實現(xiàn)檢測，這種檢測類似于我們在日常生活中檢測瓷瓶是否破裂，就敲擊一下，提高其發(fā)出的聲音來判斷。當(dāng)然，這里要指出的是主動檢測會干擾對象的狀態(tài)。而相對主動檢測而言，被動檢測不需要向?qū)ο笫┘幽芰俊?/p>

3.接觸檢測和非接觸檢測

所謂的接觸檢測，就是讓檢測儀器和對象直接接觸。這種直接檢測的方式必然會對對象產(chǎn)生一定的干擾，甚至能夠?qū)y定的正確性產(chǎn)生較大的影響。在特殊情況下，如有高腐蝕、高輻射等情況時，對象是不便或不能直接接觸被測對象的。所以，我們往往會采用非接觸檢測的方式，這種方法一般不會對對象的原來狀態(tài)造成破壞，不過也會因為非接觸，而造成侵入外界干擾的情況。

4.偏差法、平衡法和微差法、替代法

這些方法的共同特點是，在測量過程的被測量和單位量對比操作上，做出相應(yīng)的變化，這樣能夠在原有儀表的作用下，提高測量準(zhǔn)確度。偏差法是常規(guī)的測量方法。被測量的大小是由模擬的顯示儀指針偏轉(zhuǎn)來反映的，其與家用電壓表測電壓相似，操作簡單且快速，儀表的等級對準(zhǔn)確度有決定性的作用。像天平稱重那樣，平衡法是通過不斷地調(diào)節(jié)已知標(biāo)準(zhǔn)量的大小，使之與被測量平衡。如果指零儀表示零時，則表明此時達(dá)到平衡，這種情況下標(biāo)準(zhǔn)量大小就是被測量的大小。電位差計和平衡電橋均都是在此原理之下完成的。測量的高準(zhǔn)確度，主要決定于示零儀表的靈敏度是否到位。微差法與平衡法很相似，不過這種方法可以有微小差值，不用把標(biāo)準(zhǔn)量調(diào)整到和被測量完全相等，可以用偏差法測出此差值，被測量大小就是此微差值和標(biāo)準(zhǔn)量之和，其準(zhǔn)確度比直接用偏差法更高。替代法也是測量方法的一種，曹沖稱象是最典型的例子，以石塊替代大象，使船只吃水深度達(dá)到原承載大象時的深度，然后稱出石頭的總重量，即為大象體重。這種方法可以很好的解決直接稱重存在困難的問題，其在檢測中常常會被采用，比如輻射測溫等。

四、結(jié)束語

材料工程測試技術(shù)是一項復(fù)雜工程，涉及了多個方面的內(nèi)容。無論是測試的種類，還是測試的方法，都是多種多樣的。測試人員只有對各種類型的測試技術(shù)有所了解，并結(jié)合工程的需要，才能更好的完成測試工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱建民.超聲檢測數(shù)字化模塊的研制[D].西安：西安科技學(xué)院，2002.