電子式萬能試驗機檢定中存在的誤差與控制方案

廣東省潮州市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所 廣東潮州 521000

電子式萬能試驗機經(jīng)過長期使用后，由于各種因素，導致其準確度明顯下降，需要對其進行定期校準和維護。其應用原理是通過測定材料力學性能，確定材料力學性能是否達標。由于技術(shù)和工藝的發(fā)展，具體操作過程中，需要完善和提高對設備的檢定能力，確保設備的穩(wěn)定性和準確性達到要求，為后續(xù)開展生產(chǎn)奠定了良好的基礎。

1 電子式萬能試驗機檢定中存在的誤差

1.1 環(huán)境誤差檢測

使用電子式萬能材料試驗機時，現(xiàn)場情況、溫濕度、振動等都會對試驗機和標準測力計產(chǎn)生影響，倘若沒有對標準測力計進行溫度修正，會使檢測數(shù)據(jù)或結(jié)果出現(xiàn)誤差。試驗機應當在（10-30）℃室溫且濕度不大于80%的環(huán)境條件下檢定，環(huán)境溫度的波動度應不大于2℃。無論壓力試驗機機械連接件，還是傳感器、標準器等，都會因外部天氣變化，發(fā)生蠕變情況，使計量檢定數(shù)據(jù)不夠準確。此類誤差相對比較小，需要依據(jù)實際工作經(jīng)驗，明確誤差規(guī)律，通過修正，使檢定結(jié)果更加準確。

1.2 標準測力儀誤差

標準測力儀在電子式萬能試驗機檢定工作中應用普遍。因該標準測力儀存在量化誤差，故而很容易出現(xiàn)計量誤差。盡管，依據(jù)相關規(guī)定，定期對標準測力儀進行周期檢定和實驗室對比，但由于長期使用，該設備經(jīng)常會存在磨損，出現(xiàn)誤差情況。技術(shù)人員要依據(jù)儀器使用情況，對其進行維護、保養(yǎng)、核查，將穩(wěn)定性實驗頻率控制為每年一次，始終保持檢定數(shù)據(jù)可靠、準確[1]。

1.3 檢定方法不當出現(xiàn)誤差

電子式萬能試驗機檢定過程中涉及到的各類規(guī)程比較多，經(jīng)常使用以下兩種方式計算示值誤差、示值重復性等。

方法一：以測力儀示值為準，讀取試驗機上的數(shù)值時，按照下列公式對各類誤差進行計算：

方法二：以試驗機示值為準，讀取標準測力儀上的數(shù)據(jù)時，按照下列公式對各類誤差進行計算：

如果壓力試驗機上設置有力值記錄儀，無論加荷速率是否為手動，都能夠?qū)κ局嫡`差進行直觀分析。該背景下，方法一比較適用。其標準值為測力儀，當測量儀示值到檢定點時，對試驗機上的示值進行讀取即可。檢定程序作為電子式壓力試驗機基本構(gòu)件，能夠?qū)λ俾蔬M行靈活調(diào)節(jié)，合理性強，減少了不必要的誤差。

反之，如果壓力試驗機上無檢定程序，可將方法二中的試驗機示值作為參照標準，試驗機試值到達檢定點便可對標準測力儀上的示值進行讀取。該過程中，定荷的油量控制主要通過數(shù)字閥采集、反饋實現(xiàn)，主要影響指標有設備油路密封情況、數(shù)字閥精密度控制等，存在很大的系統(tǒng)誤差。應用方法二時需要考量諸多要素，確保壓力機密封性、數(shù)字閥精密度這兩項參數(shù)達標[2]。

在計量檢定工作中，電子式萬能試驗機類別不同，檢定方法也存在差異，檢定過程中難免會產(chǎn)生各類誤差問題。計量檢定人員要注重經(jīng)驗總結(jié)，將誤差將到最低。

1.4 人員操作誤差

電子式萬能試驗機檢定工作中，會受計量檢定人員技術(shù)水平、精細度等主觀因素影響，出現(xiàn)微小誤差。開展具體檢定工作時，不同計量檢定人員控制進油閥的速度、讀數(shù)方式等都存在差別。比如，有的檢定人員能夠很好地控制進油速度，而另一些人則動作幅度過大，進油時出現(xiàn)忽退忽進情況，油罐摩擦力也會對檢定結(jié)果產(chǎn)生影響。

1.5 標準測力儀和電子壓力試驗機預熱和預壓工作

計量檢定人員的工作性質(zhì)決定了其面臨沉重的工作負擔，很容易對檢定初期預熱、預壓工作進行忽略。無論標準測力儀，還是電子式萬能試驗機，都包含電子元器件，需要采取科學的方式，預熱電子元器件，確保預熱時間充足，從而使各類設備的示值更加穩(wěn)定。預熱的作用在于將機械零件的摩擦力消除，檢定前期，將預壓頻率控制為三次。

1.6 試驗機安裝錯誤

在檢定工作中，若試驗機安裝不當，立柱上的導輪就會偏向一邊，會對上下夾頭和上下壓板同軸度產(chǎn)生干擾，各類活動件之間的摩擦力增加，出現(xiàn)示值誤差。下面選用某廠家型號DYE-300，分辨力0.01KN的電子式萬能試驗機進行實驗。如表1所示，未調(diào)整水平前和調(diào)整水平后分別檢定出來的實驗數(shù)據(jù)相差甚遠。所以由試驗機安裝錯誤引起的示值誤差不可小覷，應當嚴格按照檢定規(guī)程進行，安裝在穩(wěn)固的基礎上，安裝的水平度不應超過0.20/1000，試驗機周圍應留有不小于0.7m的空間且周圍無振動。

表1 試驗機安裝錯誤引起的誤差對照表

1.7 沒有清潔和研磨上下壓板和球面

在電子式萬能試驗機上都有上下工作臺，且設置有球頭，用于對側(cè)向壓力進行消除和控制。通過這種方式，使壓力試驗機所施加的力與被檢測物品受力相同。這個過程中，常因球頭和球座之間彌合不足，導致壓力試驗機產(chǎn)生的力與被檢測試塊不垂直，發(fā)生誤差。舉例而言，某型號電子式壓力試驗*機檢定過程中，C20混凝土試塊經(jīng)檢測與實際結(jié)果存在150KN誤差。經(jīng)拆卸確認，在試驗機上，壓板和球頭的連接螺桿變形嚴重，且出現(xiàn)傾斜情況，球頭呈一側(cè)受力情況。上述案例表明，開展壓力試驗檢定工作之前，需要采用正確的方法，清潔上下壓板、球面等各個位置，并對其進行研磨處理[3]。

1.8 分辨力讀取誤差δ

在實際操作中，被檢壓力試驗機分辨力千差萬別，0.1kN、0.01kN不等。電子試驗機不同，檢定位數(shù)各有差異，按均勻分布計算，取k=√3，分辨力引入的不確定度分量為δ/2√3。

2 電子式萬能試驗機檢定中的誤差控制方案

電子式萬能試驗機在各類金屬材料和非金屬材料力學性能試驗中應用普遍，數(shù)據(jù)分析、處理功能強大。主要包括力值、行程這兩項校正項目及標準砝碼、電子秒表、規(guī)范直鋼尺等校正工具，校正頻率保持在一年一次。通過單元轉(zhuǎn)換，完成力值校正。數(shù)據(jù)歸零后，在夾具上懸掛標準砝碼，記錄顯示力值，并對砝碼差進行核算和規(guī)范，在萬能試驗機規(guī)則內(nèi)進行誤差控制。記錄試驗機夾具起始位置，在軟件上對校正速度進行合理設置，使用標準直鋼尺對下夾具行程進行測量，靈活調(diào)整速度。

首先，依據(jù)電子式萬能試驗機檢定工作要求，熟練掌握質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督、計量檢定政策，對檢定技術(shù)、規(guī)程等具備清晰的認識和了解。在具體工作實踐中，養(yǎng)成良好的電子式萬能試驗機檢定工作習慣，嚴格按照檢定規(guī)程執(zhí)行。積極參與到電子式萬能試驗機檢定工作中，既要將理論與實際結(jié)合起來，還要不斷總結(jié)經(jīng)驗，擺脫以往檢定工作中的各類技術(shù)桎梏，對計量檢定過程進行科學控制，從根本上消除各類誤差。

其次，每隔一段時間，需要對標準測力儀和專用標準砝碼進行期間核查和比對，使標準設備保持良好的穩(wěn)定性和準確性。倘若計量設備檢定不合格，要立即更換。該過程中，還要科學維護和保養(yǎng)標準測力儀，對傳感器的連接接頭進行定期檢查，確保應用過程可靠。一些標準測力儀出現(xiàn)老化情況，或者重復性、穩(wěn)定性等難以保證，也要及時更換，使量值傳遞過程真實，數(shù)據(jù)檢定結(jié)果可靠性和準確性兼?zhèn)鋄4]。

第三，充分認識到環(huán)境因素對電子式萬能試驗機檢定工作的影響，嚴格核查檢定環(huán)境，倘若外部溫濕度不達標，或者設備出現(xiàn)劇烈振動情況，需要將壓力試驗機檢定工作延后。

第四，采用專業(yè)方法，準確安裝電子式萬能試驗機，并進行定期維護和保養(yǎng)。生產(chǎn)廠家除了保證壓力試驗正常工作之外，還要對試驗機的準確性進行考量。在檢定人員的指導下，依據(jù)材料力學性能試驗要求，對試驗機進行科學安裝、維護、保養(yǎng)，嚴格按照使用規(guī)程對液壓油進行更換。通過這種方式，對壓力試驗機后期故障問題加以規(guī)避。

第五，檢定工作初期，一定要對電子式壓力試驗機安裝水平進行科學檢查，并確保壓力試驗機和標準測力儀進行充分的通電和預熱，經(jīng)過數(shù)次預壓，將檢定過程中的隨機誤差率降到最低。

第六，依據(jù)實際情況，對檢定方式加以確定，降低該過程中的人為誤差率。電子式萬能壓力試驗機類別不同，操作軟件也存在差別，依據(jù)各類情況，選擇合適的檢定方法。執(zhí)行具體檢定操作工作時，還要對壓力試驗機的速率進行科學控制，既要確保讀數(shù)便利，還要確保進、回程方向同步。

第七，如果試驗機不大于5KN，可采用重錘法進行檢驗。檢驗過程中拉伸空間在500mm以上，在上受力中心吊一重錘，使其中心保持在以受力中心為圓心的直徑2mm之內(nèi)。倘若試驗機大于5KN，需要采用同軸度測試儀進行檢定，并進行計算。

3 結(jié)語

電子式萬能試驗機檢定工作相對比較復雜，專業(yè)性強，需要考慮很多關鍵性因素和指標。該過程中存在很多類型的誤差。計量檢定人員要結(jié)合具體檢定工作要求，對電子式萬能試驗機檢定工作中存在的各類誤差進行全面分析，并在具體操作過程中，對檢定工作過程加以控制，將該過程中的系統(tǒng)誤差消除，降低誤差率。