恒定加力建筑材料试验机检定研究

开发一个可在较短时间内自动完成材料试验机仪的检定工作，并能自动读取检定数据、处理误差数据、判断材料试验机是否合格，提高工作效率，降低检定人员劳动强度，减少人为误差的恒定加力速度材料试验机自动化检测系统具有良好的应用前景。恒定加力速度材料试验机自动化检测系统的系统框图如图1所示。

一、标准测力仪的选择

就国内外现状来看，检定材料试验机所使用的标准测力仪都是以模拟式传感器作为受力元件，难以实现对材料试验机高准确度的检定。数字测力传感器的数字信号传输距离较远，可达1000m以上，数字传感器内模拟信号的传输距离极短，传感器外壳在一定程度起到屏蔽罩的作用，以上特点大大提高了其抗干扰能力，在很大程度上提高了传感器的稳定性。数字式测力传感器的输出信号可以达到（3~4）V，而是易于传输、不易受外界影响和抗干扰能力强的数字信号，便于传输、接收和进行数据处理，提高了传感器的稳定性。数字测力传感器在模拟地和数字地之间建立一个高精度稳压差，脱离传统的地线概念，这样数字地和模拟地的相互噪声会被抑制。因此，本文的恒定加力速度材料试验机自动化检测系统采用数字测力传感器与计算机相结合作为标准测力仪，其准确度可以达到0.1级，以实现对材料试验机的高准确度检定。

二、检定过程与数据采集

本文采用数字测力传感器和笔记本电脑相结合作为主要检定器具，通过计算机的USB接口与数字测力传感器的数据接口进行串行通信。程序编制主要采用VB编程软件中的串行通信控件编写与数字式测力传感器对应的接口程序，接收传感器的数字信号，其数据采集频率可以达到200次/秒，利用图像识别技术对材料试验机的力值进行采集。按照JJG1025-2007《恒定加力速度建筑材料试验机检定规程》的要求，在规定的检定环境下，将材料试验机调整成工作状态。将标准测力仪正确安装在试验机工作台中心，且置零，在最大试验力下预压3次，施加试验力过程中速度应均匀、平稳，不能有卸试验力现象。每次预压完成后，标准测力仪和试验机都置零。

试验力的检定从最大试验力4%开始至最大试验力，不少于5点，重复检定3次。当检定进行时，本文的恒定加力速度材料试验机自动化检测系统可以同步将数字传感器的力值和材料试验机软件上的力值同步采集到计算机中，实现了检定数据的实时同步自动化采集。本文的恒定加力速度材料试验机自动化检测系统可以根据数字传感器传输到计算机的数据和采集时间绘制力值与时间曲线，通过实时曲线反映材料试验机的加力速度，在曲线选取任意的曲线段可以自动计算该时间段的平均加力速度，实现对材料试验机加力速度的自动化检测。

三、数据处理与无纸化出证

材料试验机的数据处理包括试验机示值相对误差、重复性、零点相对误差和相对分辨力的计算和结果判定，本文的恒定加力速度材料试验机自动化检测系统可以根据采集到的力值及相关数据采用模块化功能设计方法，对检定数据的各项指标进行自动化计算并生成原始记录，可以根据实际情况如检定规程的变更等对数学模型进行方便地修改，为系统的其他功能拓展留下空间。自动化检测系统的原始记录模板和报告模板采用Excel格式，可以根据实际需要进行编辑，可以实现与我院的无纸化出证系统良好对接。

四、数据的统计和管理

本文的恒定加力速度材料试验机自动化检测系统实行统一的数据格式，为检定原始数据电子档案管理提供了有力支持。检定结束后，可将材料试验机的检定资料通过网络存储到服务器中并进行数据共享，为材料试验机检定数据的查询和统计提供有效支持。通过统计同一台的材料试验机的多次检定数据的查询比较，可以对材料试验机的长期稳定性作出正确判断，可以为材料试验机厂家改进设备性能提供数据支持；通过统计同一区域的材料试验机的首检合格率和后续检定合格率，可以掌握这一区域的材料试验机的使用情况，为材料检测监管部门更好地控制材料质量提供数据支持。