Excel在液壓扭矩扳手?jǐn)?shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

馮天宇

【摘要】 本文介紹了傳統(tǒng)的液壓扭矩扳手的數(shù)據(jù)處理方法，同時(shí)提出了采用Excel軟件計(jì)算液壓扳手?jǐn)?shù)據(jù)的方法，并給出了計(jì)算表格的制作過程。將兩種計(jì)算方法進(jìn)行了對(duì)比，并闡明各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 液壓扭矩扳手;數(shù)據(jù)處理;軟件

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.05.007

Abstract： This paper introduces the traditional data processing method of hydraulic torque wrench，and puts forward the method of calculating data of hydraulic torque wrench by Excel software，and gives the process of making calculation table. The two methods are compared and their advantages and disadvantages are clarified.

Key words： hydraulic torque;data processing;software

液壓扭矩扳手是以液壓泵站提供的壓力為動(dòng)力源，在扳手上輸出扭矩的一種動(dòng)力工具，主要應(yīng)用于大型機(jī)械螺栓拆卸和預(yù)緊。液壓扳手出廠時(shí)一般帶有壓力和扭矩的對(duì)照表或校準(zhǔn)方程。隨著長時(shí)間、高強(qiáng)度的使用，扳手的輸出扭矩有一定概率會(huì)出現(xiàn)偏離出廠技術(shù)指標(biāo)的情況，所以對(duì)液壓扳手的計(jì)量成為檢測中必不可少的環(huán)節(jié)之一。

在對(duì)液壓扳手計(jì)量時(shí)，主要采用相應(yīng)量程的扭矩傳感器對(duì)液壓扳手進(jìn)行檢測，其檢測結(jié)果主要包括測量結(jié)果平均值、重復(fù)性和內(nèi)插誤差等參數(shù)。本文通過Excel對(duì)液壓扳手的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后可直接在證書中生成數(shù)據(jù)表格。

1 運(yùn)用公式求解液壓扳手檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)

1.1 測量結(jié)果平均值

液壓扳手測量結(jié)果的平均值可由下式計(jì)算：

1.2 測量結(jié)果的重復(fù)性

液壓扳手測量結(jié)果的重復(fù)性可由下式計(jì)算：

1.3 測量結(jié)果的內(nèi)插誤差

由于大多數(shù)液壓扳手是以壓力值作為輸入，扭矩值作為輸出，輸入值和輸出值的單位不同，無法以示值誤差來衡量液壓扳手的精度，所以只能以內(nèi)插誤差來表示由校準(zhǔn)方程計(jì)算出的扭矩值對(duì)標(biāo)準(zhǔn)扭矩儀上顯示的標(biāo)準(zhǔn)值的偏離程度。內(nèi)插誤差可由下式計(jì)算：

1.4 校準(zhǔn)方程的求解

由內(nèi)插誤差的公式可以看出，若要求出測量結(jié)果的內(nèi)插誤差，則須先求出校準(zhǔn)方程。據(jù)以往的測量結(jié)果來看，將一組實(shí)驗(yàn)獲得的壓力值P和扭矩值T在直角坐標(biāo)系中標(biāo)注，并將各點(diǎn)連接后，得到一條近似于直線的曲線。由此可知，壓力和扭矩兩個(gè)變量可視為線性關(guān)系，其校準(zhǔn)方程的函數(shù)關(guān)系為：

其中a和b為待求解的常數(shù)，可用最小二乘法來確定a和b的值。根據(jù)最小二乘法的原理，以校準(zhǔn)方程計(jì)算值Tei與實(shí)測值Ti之差的平方和最小來作為最優(yōu)判據(jù)，令：

若使[φ]最小，則可用函數(shù)[φ]對(duì)a、b求偏導(dǎo)數(shù)，并令其等于0，將Tei代入函數(shù)[φ]，可得：

對(duì)a、b求偏導(dǎo)數(shù)并令其等于0，可得方程組：

解方程組求得：

最后將每個(gè)點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)帶入上式，即可求得a、b的值。

2 運(yùn)用Excel求解液壓扳手檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)

利用方程組來求解液壓扳手各個(gè)參數(shù)的缺點(diǎn)是運(yùn)算繁瑣、耗時(shí)較長，尤其是校準(zhǔn)方程中常數(shù)a和b的運(yùn)算過程，極易出現(xiàn)錯(cuò)誤。本文通過在Word里插入Excel表格的方法，在運(yùn)用Excel自帶的公式，實(shí)現(xiàn)在出具證書時(shí)輸入檢測數(shù)據(jù)后直接生成檢測結(jié)果，簡化了計(jì)算過程。計(jì)算所運(yùn)用的表格完整版如圖1所示。

1）如圖1所示，輸入壓力標(biāo)稱值和示值所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為已知校準(zhǔn)點(diǎn)和測得的數(shù)據(jù)，其余為待求的參數(shù)。以Win7為例，在證書生成的Word頁面中插入一個(gè)Excel電子表格，將證書所需的文字信息填入表格，如輸入壓力標(biāo)稱值、扭矩平均示值等。

2）首先求解平均值，在B3中輸入“=ROUND（AVERAGE（F3：H3），0）”，求出第一個(gè)測量點(diǎn)的平均值，將B3的內(nèi)容復(fù)制到B4-B8中，其內(nèi)容會(huì)隨表格所在行數(shù)不同而自動(dòng)變化。ROUND函數(shù)是將該表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行四舍五入運(yùn)算的結(jié)果，本圖中設(shè)為保留0位小數(shù)，可根據(jù)需要自行設(shè)置不同的值。

3）其次求解重復(fù)性，在D3中輸入“=ROUND（100*（MAX（F3：H3）-MIN（F3：H3））/B3，1）”，保留1為小數(shù)，同理，將D3的內(nèi)容復(fù)制到D4-D8中。

4）內(nèi)插誤差的求解首先要利用SLOPE和INTERCEPT函數(shù)求出a、b的值，進(jìn)而求出理論計(jì)算值，在D9中輸入“=ROUND（SLOPE（B3：B8，A3：A8），3）”，保留3為小數(shù);在F9中輸入“=ROUND（INTERCEPT（B3：B8，A3：A8），3）”，保留3位小數(shù);如需求相關(guān)系數(shù)r值，可在H9中輸入“=CORREL（B3：B8，A3：A8）”。

5）求解理論計(jì)算值，需在E3中輸入“=A3*D9+F9”，由于計(jì)算涉及到a和b的值，所以不能采用復(fù)制的方法，E4-E9的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)不同測量點(diǎn)手動(dòng)輸入。

6）求解內(nèi)插誤差，在C3中輸入“=ROUND（100*（E3-B3）/B3，1）”，將C3的內(nèi)容復(fù)制到C4-C8中。

7）最后調(diào)節(jié)嵌入表格的邊框，將不需要在證書中顯示的內(nèi)容隱藏，至此，表格制作完畢。在制作證書時(shí)，只需在Word中雙擊進(jìn)入Excel表格，輸入檢測的數(shù)據(jù)即可自動(dòng)計(jì)算所需參數(shù)。

3 結(jié)語

在本文中對(duì)液壓扳手的檢測采用了7個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，若增加或減少校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)只需對(duì)表格進(jìn)行細(xì)微調(diào)整即可。其它類似計(jì)量儀器檢測數(shù)據(jù)的計(jì)算也可參照本方法。通過對(duì)比可以看出，采用Excel表格計(jì)算數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)的利用公式計(jì)算更為簡單，耗時(shí)更少，既節(jié)約了時(shí)間成本，又有效地避免了手動(dòng)計(jì)算容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤，大幅地提高了檢測工作的效率。

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