萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)評(píng)定

本規(guī)范適用于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(以下稱計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和一致性的評(píng)定。ASTME1856-1997StandardGuideforEvaluatingComputerizedD南使用本規(guī)范時(shí)，應(yīng)注意使用上述引用文獻(xiàn)的現(xiàn)行有效版本。在力和位移等測(cè)量中，其模擬量所一一對(duì)應(yīng)的數(shù)字化當(dāng)量，在靜態(tài)條件下可溯源到國(guó)家基準(zhǔn)(見(jiàn)圖1)。圖1基本數(shù)據(jù)和導(dǎo)出數(shù)據(jù)2根據(jù)基本數(shù)據(jù)采用計(jì)算機(jī)軟件算法運(yùn)算導(dǎo)出的附加的數(shù)值。如峰值力或彈性模量3.3數(shù)據(jù)采集速率dataacquisitionrate采集每一個(gè)波形(力、變形、位移等)數(shù)字樣本的速率，以采樣數(shù)/秒表示。3.4分辨力resolution顯示裝置能有效辨別的最小的示值差。3任何作用的力、變形或位移(或兩者),從3.5傳感器-通道頻帶寬度transducer-channelbandwidth試驗(yàn)機(jī)測(cè)量力、變形或位移的傳感器通道頻帶寬度是指幅頻特性曲線中，幅值下降3dB時(shí)的頻率。即測(cè)量信號(hào)的誤差達(dá)30%,相位偏移達(dá)45°或更大(見(jiàn)圖2)。3.6計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)computerizeddataacquisitionsystem計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是指試驗(yàn)時(shí)從萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)中采集基本數(shù)據(jù)，并根據(jù)所采集的基本數(shù)據(jù)計(jì)算和提供導(dǎo)出數(shù)據(jù)的裝置。本規(guī)范采用比對(duì)試驗(yàn)的方式測(cè)定計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其方法是將萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲得的基本數(shù)據(jù)、導(dǎo)出數(shù)據(jù)與同一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上的繪圖記錄所得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)(單機(jī)比對(duì)法),或者與其他試驗(yàn)機(jī)所得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)(多機(jī)比對(duì)法),評(píng)價(jià)其一致性，以評(píng)定計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，以便保證材料試驗(yàn)結(jié)果的正確。5計(jì)量特性計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的力值應(yīng)為1級(jí)或優(yōu)于1級(jí)準(zhǔn)確度(不應(yīng)低于同臺(tái)萬(wàn)能3試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確度),引伸計(jì)的準(zhǔn)確度級(jí)別和使用應(yīng)分別符合JJG762—1992、GB/T所要求的頻帶寬度(見(jiàn)附錄A的A2章)。(1)、式(2)和式(3)計(jì)算二者的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差。4人工計(jì)算的平均值的±2%或超過(guò)人工計(jì)算的1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(取其大值),應(yīng)查找原因，7.2.6根據(jù)每組5個(gè)試樣(或大于5個(gè)試樣)人工計(jì)算結(jié)果和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的結(jié)果，分別按式(1)、式(2)和式(3)計(jì)算二者平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差。他試驗(yàn)機(jī)所得結(jié)果的平均值之差超過(guò)平均值的±2%或超過(guò)1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(取其大值),5使用單位可根據(jù)實(shí)際使用情況決定評(píng)定時(shí)間間隔，建議與試驗(yàn)機(jī)力值和引伸計(jì)檢定同時(shí)進(jìn)行。但計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件和軟件更換后，應(yīng)立即進(jìn)行評(píng)定。6附錄A計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件部分的測(cè)試A.1.2模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器a)評(píng)定系統(tǒng)響應(yīng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間(秒),在此期間要求精確的結(jié)果(小于誤的1%)。此結(jié)果可以是力的峰值或?yàn)榈玫綇椥阅Ａ康膽?yīng)力—應(yīng)變曲線彈性部分(見(jiàn)圖7測(cè)定峰值過(guò)程的持續(xù)時(shí)間測(cè)定斜率過(guò)程的持續(xù)時(shí)間時(shí)間/s測(cè)定峰值過(guò)程的持續(xù)時(shí)間8式中：?——最小數(shù)據(jù)采集速率，1/s;A.3測(cè)試系統(tǒng)的分辨力A.3.1數(shù)字化試驗(yàn)系統(tǒng)的分辨力通常是包括許多變量的復(fù)雜函數(shù)，不僅僅限于施加的力、力的范圍、電與機(jī)械部件、電與機(jī)械噪聲及應(yīng)用的軟件等。A.3.2分辨力可從電器系統(tǒng)簡(jiǎn)圖確定或從試驗(yàn)系統(tǒng)制造廠家得到的關(guān)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分A.3.3對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)確保能得到所說(shuō)明的分辨力，可用不同的方法來(lái)檢查系統(tǒng)的A.3.4用砝碼、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀等給出一個(gè)力到系統(tǒng)，同時(shí)采集數(shù)據(jù)。用系統(tǒng)提供的分辨力的一半來(lái)改變施加力，反復(fù)數(shù)次，并從指示裝置觀察力的變化。用類似的步驟也可用于引伸計(jì)標(biāo)定器來(lái)測(cè)試應(yīng)變的分辨力，及用高一級(jí)準(zhǔn)確度位移裝置檢查位移的分辨力。A.3.5把測(cè)試結(jié)果與所標(biāo)明的分辨力相比較。A.3.6在相對(duì)分辨力劣于1/200的地方，系統(tǒng)不能用來(lái)報(bào)告導(dǎo)出數(shù)據(jù)。然而，相對(duì)分辨力劣于1/200的基本數(shù)據(jù)可用來(lái)尋找導(dǎo)出數(shù)據(jù)點(diǎn)。例如：在應(yīng)力一應(yīng)變曲線的初始彈性部分，可用來(lái)數(shù)字化建立曲線的直線部分，以計(jì)算偏置應(yīng)力。用于建立直線部分的數(shù)據(jù)，其相對(duì)分辨力可以比1/200差，但報(bào)告的偏置應(yīng)力必須是在相對(duì)分辨力優(yōu)于1/2009測(cè)量不確定度萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是用于材料的拉伸、壓縮和彎曲等力學(xué)性能測(cè)定，其測(cè)量不確定度受諸多因素的影響：如材料的均勻性；試樣的形狀和制備方法；試樣的夾持方式；試樣的加載同軸度；試樣尺寸的測(cè)量、引伸計(jì)標(biāo)距、力和變形測(cè)定的誤差；數(shù)據(jù)采集速率及試驗(yàn)軟件；試驗(yàn)溫度、加載速率等等。變形(位移)、試樣標(biāo)距和橫截面積的測(cè)量誤差；一類是與材料有關(guān)的參數(shù)，如材料的均勻性、試驗(yàn)速率(應(yīng)變速率或應(yīng)力速率)帶來(lái)的影響。在滿足GB/T228等試驗(yàn)條件下，與材料有關(guān)的參數(shù)其影響因素可控制為最小。本測(cè)量不確定度分析主要針對(duì)與材料無(wú)關(guān)的參數(shù)，以拉伸試驗(yàn)測(cè)定的力學(xué)性能為例給出測(cè)B.2.1測(cè)量方法加拉力，并測(cè)量試樣拉伸過(guò)程中力和變形(或位移),以測(cè)定有關(guān)性能。如上屈服強(qiáng)度R、下屈服強(qiáng)度R和抗拉強(qiáng)度R。僅取決于力和試樣橫截面積的測(cè)量誤差，而規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度R。的測(cè)定卻取決于力、變形、標(biāo)距和試樣橫截面積的測(cè)量誤差。表B1給出GB/T228規(guī)定的測(cè)定拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大允許測(cè)量誤差。拉伸性能，誤差(‰)RRR11111111B.2.2數(shù)學(xué)模型從表B1可以看出R。的誤差因素最多，為了說(shuō)明問(wèn)題，以R。為例建立數(shù)學(xué)模型。F,——非比例延伸率等于規(guī)定的引伸計(jì)標(biāo)距百分率時(shí)所對(duì)應(yīng)的力(偏置力),N;在試驗(yàn)過(guò)程中，溫度和應(yīng)變(或應(yīng)力)速率必須保持在一定限度內(nèi)。式(B1)就確定分量u,;溫度效應(yīng)修正的不確定度分量ur;應(yīng)變速率效程度(主觀概率或先驗(yàn)概率)通過(guò)一個(gè)假定的概率密度函數(shù)得到的。表B1中列出了用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的力值準(zhǔn)確度為1級(jí)(即1級(jí)試驗(yàn)機(jī)),力示值誤差為B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度up,為u=1.0%/√3=0.58×11級(jí)試驗(yàn)機(jī)(含計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))又是借助于0.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀進(jìn)行校準(zhǔn)的，該校準(zhǔn)源的不確定度為0.3%,其置信因子為2,故由此引入的B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u=0.3%/2=0.15×10-1引伸計(jì)的準(zhǔn)確度為1級(jí)，由GB/T12160表2可知，1級(jí)引伸計(jì)系統(tǒng)相對(duì)誤差和標(biāo)距根據(jù)GB/T228規(guī)定，測(cè)量每個(gè)尺寸應(yīng)精確到±0.5%,橫截面積測(cè)量誤差為±1.0%,這同樣是矩形(均勻)分布。由JF1059表3可知k=√3,所以橫截面積測(cè)量us=1.0%/√3=0.58×10-ua=R,unr根據(jù)JJF1059第7章“擴(kuò)展不確定度的評(píng)定”可知，在大多數(shù)情況下(置信概率為RRRR0.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，"g,引伸計(jì)誤差引入的F,判讀不確定度，Hy,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引入的不確定度，uy,相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，2222相對(duì)擴(kuò)展不確定度，U,=k·a)Rm?=390.1N/mm2,U=8b)R?=(390.1±8.2)N/mm2,比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果差異的分析C.1試驗(yàn)結(jié)果平均值產(chǎn)生差異的分析所有觀察到力的偏差通常指示出檢定差。如果人工計(jì)算結(jié)果和計(jì)算機(jī)結(jié)果之間的最大力不一致，可能是由于試驗(yàn)機(jī)部件間的檢定差(見(jiàn)附錄A的A1章)。如果力一致，應(yīng)力偏離，可能是由于橫截面積或其他(如彎曲試驗(yàn)中跨距測(cè)量)造成。如果最大力一致而其他力不同，這差別可能不是由于力的檢定差引起。C.1.2試驗(yàn)速率差與試驗(yàn)所用的材料對(duì)應(yīng)變速率敏感程度相關(guān)，從導(dǎo)出數(shù)據(jù)可以看出，也可能看不出如果根據(jù)繪圖記錄人工計(jì)算結(jié)果與其他試驗(yàn)機(jī)相同，但與計(jì)算機(jī)得到的結(jié)果不同，如果根據(jù)繪圖記錄人工計(jì)算結(jié)果與其他試驗(yàn)機(jī)相同，但與計(jì)算機(jī)得到的結(jié)果不同，可能是由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的算法不同。C.1.5運(yùn)算工作不正常如果根據(jù)繪圖記錄人工計(jì)算結(jié)果與其他試驗(yàn)機(jī)相同，但與計(jì)算機(jī)得到的結(jié)果不同，程序編程人員和使用人員對(duì)試驗(yàn)方法的判別不同或不正確。C.1.7夾持和其他與試樣接觸裝置差別夾持和其他與試樣接觸裝置差別可能引起試樣過(guò)早破壞，或者起散熱器作用和導(dǎo)致試樣對(duì)中差可導(dǎo)致低于正常試驗(yàn)結(jié)果，或在曲線的彈性范圍內(nèi)應(yīng)力一應(yīng)變曲線不C.1.9傳感器通道頻帶寬度或采樣速率不夠(見(jiàn)附錄A的A2章)。C.2試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差產(chǎn)生差異的分析分辨力的差別可由兩種形式表現(xiàn)出來(lái)：零標(biāo)準(zhǔn)偏差可能表示分辨力差；如果兩個(gè)或多個(gè)不連續(xù)數(shù)字結(jié)果(導(dǎo)出數(shù)據(jù))間與測(cè)量結(jié)果差別大，可能是分辨力差造成的，例如206,206,210,206,210(見(jiàn)附錄A的A3章)。C.2.2試樣尺寸準(zhǔn)確度如果導(dǎo)出數(shù)據(jù)的力標(biāo)準(zhǔn)偏差相符，而導(dǎo)出數(shù)據(jù)的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)偏差不同，可能是由于橫C.2.3試驗(yàn)速率差別試驗(yàn)速率太快，由于一個(gè)或多個(gè)傳感器通道頻率寬度，可以導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)偏差的偏大或試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)速率控制不穩(wěn)定，可能會(huì)使對(duì)應(yīng)變速率敏感的材料，造成導(dǎo)出數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差增加和應(yīng)力-應(yīng)變曲線不佳，在極端情況下造成測(cè)量錯(cuò)誤。C.2.5傳感器通道引起的電噪聲電噪聲導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)算不佳，這可從繪圖記錄或基本數(shù)據(jù)中看出。該問(wèn)題可通過(guò)在固定力或應(yīng)變下采集數(shù)據(jù)來(lái)確定，此數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)與分辨力相比較。C.2.6夾持與其他和試樣接觸裝置差別一些和試樣接觸的裝置可能會(huì)導(dǎo)致試樣過(guò)早破壞，造成標(biāo)準(zhǔn)偏差偏大。試樣對(duì)中差是不能重復(fù)的，并造成標(biāo)準(zhǔn)偏差偏大。C.2.8傳感器通道頻帶寬度或采樣速率不夠(見(jiàn)附錄A的A2章)。2測(cè)試單位名稱和地址。4證書(shū)或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)。6被測(cè)對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)，包括：a)試驗(yàn)機(jī)型號(hào)規(guī)格、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)型號(hào)、繪圖裝置型號(hào)。b