GB T 22066-2008 静力单轴试验机用计算机数据采集系统的评定.pdf

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1、lCS 19.060 71 量自中华人民共和国国家标准GB/T 22066-2008 静力单轴试验机用计算机数据采集系统的评定Evaluation for computerized data acquisition systems used in static uniaxial testing machines 2008-06-20发布中华人民共和国国家质量监督检验检查总局中国国家标准化管理委员会2009-01-01实施发布GB/T 22066 2008 目IJ1=1 请注意本标准的某些内睿有可能带及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。本际准是非等敖采用美国标准ASTME 185

2、6-1997(2002)万能试验机计算机数据采集系统评价指南并结合我国国情制定的。与本标准相关的国家标准和行业标准有zGB/T 16491-1996 电子式万能试验机;一-GB/T16826-1997 电擅式万能试验机;- 1B/T 8612-1997 电植伺服万能试验机。本际准附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本际准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国试验机标准化技术委员会(SAC/TC122)归口。本际准负责起草单位:铜钱研究总院、长春试验机研究所。本标准参加起草单位:国防科学技术大学、上海华龙测试仪器有限公司、承德市金建幢目仪器有限公司。本标准主要起草人:王春华、郑文龙、陈棋程、

3、陈武、杨疆、任雨峰、张香玲。GBjT 22066-2008 静力单轴试验机用计算机数据采集系统的评定1 范围本际准规定了静力单轴试验机用计算机数据采集系统(以下称计算机数据采集系统的术语和定义与符号、原理、技术要求、评定环境与条件、评定方法、评定报告和评定周期2本括准适用于计算机盘据来集系统的评定。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本际准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本际准达成胁议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不住日期的引用文件，其最新版本适用于本际准。GB/T 228-2002金

4、属材料室温拉伸试验方法(eqvISO 6892: 1998) GB/T 7314金属材料室温压缩试验方法GB/T 12160 单轴试验用引伸计的标走(GB/T12160 2002.150 9513:1999.IDT) GB/T 16825. 1 静力单轴试验机的检验第1部分:拉力和(或压力试验机回力系统的检验与桂ft (GB/T 16825. 1-2008 , 150 7500-1: 2004. Metallic materials - Verificaton of static uniaxial testing machines-Part 1: Tension/ compression te

5、sting machines . Verification and calibration of the forc e- measuring system , IDT) 3 术语和定义与符号3. 1 术语和定义下列术语和定义适用于本标准D3. 1. 1 基本散居basic data 在力和变形等四革中，其模拟量所一一对应的数字化当量，在静态条件下可胡挥到国家基准(见图1).应力实际材料特性应变圄1基本最据和导出散居3. 1.2 导出盘据derived data 根据基本数据采用计算凯软件算法运算导出的附加的敢值臼如峰值力或弹性模量值。GB/T 22066-2008 3. 1. 3 盟据磊草速率

6、data acquisition rate 呆靠每一个植IDC力、变形、位事等)数字样本的直率，以采样数/秒表示。3. 1.4 分辑力resolution 显示或指示装置能有效辨别的最小的示值差。注1:对于数字式显示装置，是指其末位有效数字变化的最小增量a注2:此缸念亦适用于记录装置，注3:施加了任何力、变形或位移(或两者J时，从计算机数据来集系统中野显示或得到的力、变形或位移(戎两者)的:Id小变化址a3. 1. 5 传画器通道蝠带宽11ArsdilCe1-channel bandwidth 试验机目量力、变形位善的传感器-通道颇带宽度是指其幅颇特性曲线中。6值下降3dB时的拥率范围。即甜量

7、信号的误差达to%.相佳偏普选450或更大见回白。3. 1. 6 0.7071 3dB 幅值响应3dB;带宽度到辛Hz传感器理应阁3dB细带1:贯圄Z蝠带宽度计算机组据某靠革结computerlZed data acquisition句军，tem计算机盘据采集革器是指试验时从静力单轴试验机中采集基本数据，井根据所采集的基本数据计算和提供导出数据的装置，3.2 符号本标准使用的符号、单位及监明见表1.量1符号、单位且说明符号单位说明% 计拌机放军*系统获得的试验结果平均值与人工计挥得到的试验q 结果平均值的相对误差5 N/mm 一组n个试样试验结果的标准偏差I , N/mm 同组第i个试样的试验

8、结果z N/mm 一组n个试样试验结果的平均值I , N/mm 计挥机数据采集系统获得的试验结果平均值I , iI/mm 人工计1丰得到的试验结果平均值4 原理本际准采用比较试验的方式评定计算机数据采集系统。其方法是将同一台试验矶的计算机数据来靠系统在悍的基本数据、导出数据与其采用结图记录得到的结果进行比较(单机比较法)，或者将被评定G/T 22066-2008 试验机的计算机数据采集系统在得的基本数据、导出数据与其他多台试验机得到的试验结果进行比较(多机比较法。5 技术要求5. 1 计算机数据采集系统所采集的力值准确度应为GB/T1682;). 1规定的1辑或优于l援。引伸计的准确度提别和应

9、用应分别符合GBjT12160 , GBjT 228 2002和GBjT7314的规定。5.2 计算机数据采集系统在得的试验结果平均值与人工计算得到的同台试验机试验结果平均值(或由其他试验辄得到的试验结果平均倡的相对误差，其最大允许值为:1:2%或1个际准偏差(取其较大者)。6 评定环境与条件6. 1 评定环境评定计算机数据采集系统时的环境温度宜为23c士5c 0 6.2 试样评定时，至少选取5种不同类型试样，用以代表通常在试验机上进行试验的试样，每种类型的试样应在同一坯料上截取。如果在试验机上通常做试验的试样少于5种类型，则选取所有种类试样进行评定。试样类型可以齿不同材料(强度水平)、不同尺

10、寸、不同形状或不同试验方法来区分。6.3 试验机示值试验凯上带有显示或指示装置和记录装置(包括试验机原有的和计算机化后的)所有回力和目变形系统均应按照GBjT16825. 1和GBjT12160进行检验和桂准回6.4 黯带宽度试验机上的所有传感器及其显示装置或记录装置(或两者)，包括结圄记录装置，均应达到所要求的旗带宽度(参见附录A的A.2)。7 评定方法7.1 单机比较法7. 1. 1 本方法适用于评定能通过绘图记录进行人工计算试验结果(导出数据)的计算机数据采集系统B7. 1. 2 试验机应配置能记录试验过程的结国装置。结图装置的记录可由模拙信号罩、计算机数据采集系统、或者根据系统记录的基

11、本数据人工给制。7. 1. 3 每种类型试样至少取5个试样进行试验，同时在取娃固记录和计算机数据采集系统得到的试验结果回7. 1. 4 佳据结固记录，人工计算与计算机数据来集系统同时在得的每一试验结果。7. 1. 5 根据每组5个试样人工计算的结果和计算矶敢据采集系统在碍的结果，分别按公式(川、公式(2)和公式(3)计算二者的平均值t、标准偏差5和相对误差q:z nZ叫l-n 一. ( 1 ) 11=1 s= n-1 ( 2 ) (:Z:i一日Eq=五子王!x 100% .( 3 ) 1丁 7. 1. 6 计算机数据来靠系统在悍的试验结果的平均值与人工计算得到的平均值之差的最大允许值为其平均值

12、的:1:2%或1个括准偏差(取其较大者若三者之差超过最大允许值，应墅找原因，井对其进3 GB/T 22066-2008 行桂准。注:在所有情况下，使用垃小的非军标准偏差来评价自7. 1. 7 如有必要，应查找导致计算凯敷据采集系统所得试验结果的际准偏差是人工计算所得试验结果的挥准偏差两倍以上的原因，并对其进行桂准(见附录白白7.2 事机比较法7.2.1 除需评定的装有计算机数据罪集系统的试验机外，应有两台或两台以上的其他试验机同时参加试验，其他试验机不一定装有计算机数据来集系统。注z为了不掩盖系统自身的问题，最好使用不同类型些试验扭主7.2.2 试验机应配置能记录试验过程的结固装置。结圄装置的

13、记是可由模拙信号握、计算机数据来集系统产生，或者根据系统记录的基本数据人工蛙制，7.2.3 每种类型试样在参与比较试验的每台试验机上至少进行5个相同试样的试验。如果在所有试验机上都得到较大的标准偏差.剧毒进行更多试样的试验。7.2.4 每台试验机的试验3由计算机盘据采集系统或由绘图装置记录(或两者)捏得试验盘据。7.2.5 恢据结图记录，人工计算与计挥肌数据采集系统rri时在f导的每一试瞌结果也7.2.6 根据每组5个试样(遣大于5个试样)人主汁算结果和计算机数据果靠系统任得的试验结果，分别按公式(川、公式(2)和公式(3)计算三者平均值玉标准偏差5和相对误差q.7.2.7 计算机数据来靠系统

14、所得结旱的平均值与人工计算所得结果晴平均值，就与其他试验机所得结果的平均值之差的最大允许值为其平均值的土2%或1个标准偏差(取其较大者L若它们的差值超过最大允许值，应查找原因，井对其进行桂准考注z在所有J况下，使用鼓小的非手标准偏差来评价47.2.8 如有必要，应查找导致计算机盘据采集系统所得结果的标准偏差，为人工计算所得或由其他试验机所得结果的据准偏差两倍以上的原因，并对其Q!-行啦?在见附录目。注:这些乎均值在差和标准偏差之差通常是试验用的材料不同所引起，因而可能需要使用如G/T228 2002中附录K拉伸时验的精密度根据实验室间试验方案的结呆的方法进行数据的完全统计鞠评价8 评定报告评定

15、报告应至少包括下列内容za) 注明执行本#准标明本标准的编号和名称hb) 试验机的标识(制造者在融、型号和编号等); c) 计算机数据采集荼挠的标识(硬件部分及软件部分的名静、编号和(或版本号等hd) 评定日期;e) 传感器4通道颜带宽度JTf) 数据采集速率;g) 绘图数据与人工计算结果、计算机数据革主系统过垂报告:h) 每组试验结果的平均值、标准偏差;i) 评定机构的名称或标志，评定人。9 评定周期使用单位可根据实际使用情况自主决定复评的时间间隔，建议与试验机由力系统和引伸计桂准同时进行。但计算机数据采集系统的硬件和软件升级或更换后，应重新评定。4 A.1 桂回应考虑的事项酣景A(规范性附

16、录)计算机盘据某集系统硬件部分的幢测GB/T 22066-2008 A. 1. 1 弄清试验系统之间数据的传输方式是重要曲，国便使系统能进行适当桂团和桂眶。试验系统元件之间数据传输方式可以是数字化的，也可以是模型的回A. 1. 1. 1 试验结果从计算机传输到打印缸T是试垂孟统之间数据的数字化传锚的一个示例9在某些情况下，试验机的数字化系统可将力和其他数据传输到计算机，A. 1. 1.2 由四力传感器产曲电信号传输到试验机内的放大器中，信号在且大器中变换成工程单位，是模拟传输数据的一作品位验机把通过其施加的力转换为成比倒的直流电压传输到模拟X-y记录仪上，也是模拟传输靠握的一个示例，A. 1.

17、2 模拟-数字转接器(A/D)把模拟信号转换成数字信号，数字4模拟转换器CD/A)把数字信号转换成模拟信号。在理位提瞌机上使用一个或多个这种转换装置是普遍的。革统中每一个使用A/D或D/A传输数据的点都可能需要桂酬。捡回可以在模扭曲一倒、或数字的一阅、或转换器的两制进行。A. 1.3 在大多敢情况下，如果从一个不辛苦A/DD/A传输的经过桂验的盘宇装置接收数字信号(如打印机和监视器b韭收装置主缅进行例行桂准，更换店也不需桂准，A. 1. 4 从电器革辑匍固或从制造者给出的所在传肆器和所有数据输出装置的试验系统框圄确定栓甜点，并在图上对所需撞四点做上号E在试验机出厂检验中，应时所需捡回点进行检验

18、，以保证试验系统输出数据的吁靠性sA.2 系统晌应擅度的副EA.2.1 -居要求A.2. 1. 1 额带置在新数据来集速度是导致由系统对动态变化输入的响应而影响试验机准确度的两个要素。本栋准要求瞄定量小颜带宽度，目的是确定量小数据采集的直率。A.2. 1. 2 当系统响应和试验条件确定时，有两个扭带宽度值要考虑。即从试验条件导出的所需颇带宽度和作为试验机的4种功酶的传感器-通道蜻带宽度。A. 2. 1. 3 传感器通道拥带宽度(li等于或超过所需颜带宽度。为得到较高的准确度，甜量的信号(噪声除外)不能接近传感器-通道插带宽度的颇率分量囚A.2.2 所需蝠带宽度对准静态试验机所需颇带宽度站出一个

19、准确的最小值是困难的，但确保在试验中所现察到的响应不圭颇带宽度的限制是重要的。另一方面，腰带直直辑剧宽可能要降低系统的性能，造成准确度下降，噪声也可能增加。在类似GB/T228-2002和GB/T7314等试验方措规定的试验条件下，由试验条件导出的所需腰带宽度应不小于0.2Hz.评价所需颇带宽度的一个简单的准则如下za) 评价系统响应过程持续时间(秽).在此期间要求准确的结果(小于误差绝对值的1%)。此结果可以是力的峰值或为得到弹性模量的应力-应变曲钱弹性部分(见图A.l);b) 对变化较慢的信号，其所需颤带宽度(Hz)由公式CA.D结出:所需颜带宽度=-i-HzHH-.( A.1 ) 持续时

20、间d 当力-时间曲线有尖峰时，为准确地采集到尖峰点，所需的颜带宽度可以接公式CA.2)计算:20 所需拥带宽度=一一一一o:;Hz.( A. 2 ) 持续时间5 G/T 22066-2008 过程时间i:定埠值过程的持续时间时间/.;定斜宰，过程的持续时间时间Is圄A.l过程时间A. 2. 3 传盛器-垣道姐带宽度试验机制造者应说明传感器-通道腰带宽度值，如果由于数据的盘字撞撞器会引起颤带宽度的进一步战小，制造者应在传感器-通道垣带宽度的技术条件中说明，A.2.4 传盛器-通道茹苦宽度计算方法A. 2. 4.1 采用词量阶梯响应来计算力臼量系统的旗带宽度。在试验机夹头间直接一根小直桂、高抗拉强

21、度的钢丝(如单股吉他弦)，惶惶施加力直到钢丝断裂，用高速数字式或模拟式记忆示植器呆集瞬间力陆小的阶梯植形或通过计算机数据采集系统采集，并绘制钢丝断裂瞬间的力-时间曲钱。计算机数据来集系统应保证软件数据的真实性，同时应保证甜试过程要等间隔果样。通过该力-时间曲线用缉性内插法确定拉断瞬间对应最大力凡的10%和90%雨点间的时间差tO_凹，如图A.2所示。如果该时间小于两个数据点之间的时间间隔，那么就使用两数据点之间的时间作为t口凹的时间a此系统的颇带宽度接公式(A.3)计算z0.34 传感器-通道颜带宽三百三;HZHH-HH-HH-.(A.3 ) r_ tL m 90%rm 钢丝断裂瞬间的力-时间

22、模拟曲线时间/slO%Fw o - -if-EE tr,r % nu n3 钢丝断裂离间的力-时间盘字曲线用钱性内插注l 估10;S-90两点LO%F, 比a.r:l:S固A.2钢丝断裂力与时间响应6 GB/T 22066-2008 A.2.4.2 如制造者提供足够高的数据采集速率，那么全系统响应可以直接从数字采样阶梯响应测量。A.2.4.3 上述方法只给出一个捡回颜带宽度是否足够的简单的定性方法。把试样的响应曲线与上述高强度结材破断所产生的曲线相比较，如果曲线的变化盖率与高强度结材破断时所观察到的速率一样快，那么可能部分响应曲或发生错误，因为测量到的响应是试验机的特性，而不代表试样的特性口A

23、. 2. 5 确定所需的盘据呆靠速辜最小所需数据采集速率挂公式CA.的计算:frrrin Ti，41、X 100 .C A. 4) 式中zfmin 最小数据采集速事￥单位为每秒(l/); d一应力速率，单位为牛每乎方毫米秒CN/mm2s), ReH -上屈服强度?单E克车每平方毫米CN/mm2); R国2规定非比t如且胚E韩B直虽度，单位为牛每平方毫米(N町、1/rr/r口mrC一一试验机的哥眶E睛度组别A.3 系统分解力的割草A. 3.1 数字化试验军院的分辨力通常是包括许多变量的复杂函数，不仅仅限于拖加的力、力的范围、电与机棋部件、电与机械噪声及应用的软件等。A.3.2 分辨力町住据电器系

24、统筒图确定或根据从试验系统制造者得到的关于计算凯数据采集系统分辨力的说明来确是4A_3.3 通过对磊辑世行试验来验证系统是否达到其所声明的分辨力，可用不同的方法来检查系统的分辨力。A. 3. 4 用硅码恤标植测力仪等施加力的系统，同时采集数据。用系统提供的分辨力的一半来改变施加的力，反复数眩，并且指示装置现瞿力的变化。用类似的步骤也可使用引伸计栋定器来检割应变翻量系统的分辨力，且用高辑准确度位替装置检查位移测量系统的分辨力。A. 3. 5 把植测结果与班标明的分辨力相比较。/ A.3.6 在相对分辨#直于1/200的场合，系统不能直接报告导出盘据。姑而，可利用相对分辨力劣于1/200的弹性直或

25、段的基阜散据来寻找导出数据点。例如:在应力-应变曲线的初始弹性部分，可用来数字化建立曲载的直辑部分，进而计算规定非比例延伸(压缩)强度。用于建立直辑部分的导出数据点，其相对分辨力可以劣于h(2QO;但报告的规定非比例延伸(压缩强度应处在柜对分群力优于1/200的区域。7 GB/T 22066-2008 附录B资料性附录)人工计算的与计算机得出的试验结果差异的分析B.1 试验结果平均值产生差异的分析B. 1. 1 桂准误差所有观察到力值结果的偏差通常表现出桂准差。如果人工计算的与计算机得出的最大力值的试验结果不一致，可能是由于试验机部件间的桂准差(见附录A的A.1)所致口如果力的结果一致，应力结

26、果偏离，可能是由于横截面积或其他尺寸(如弯曲试验中跨距的制量误差造成的。如果最大力的结果一致而其他力的结果不同，这差别可能不是由于力的在推差造成的。B. 1.2 试验速率差试验速率差与试验所用材料对应变速率敏感程度相关。宜特别注意，试验时设定的试验直率模式，应与所试验材料要求速率一茧，或与比对试验约定要求一致的速率进行。从导出数据能够看出、也可能看不出试验速率的差别，一个检查速率的简单办法是，在试验中酣量雨点间所用的时间。B. 1. 3 计算机输入算法错误如果依据给固记录人工计算的试验结果与其他试验帆的试验结果相同，但与被评定的计算机数据来集系统得出的试验结果不同，可能是计算机输人的算法有错误

27、。B. 1.4 使用的算法(计算机茧据处理程序如果佐据绘图记录人工计算的试验结果与其他试验机的试验结果相同，恒与被评定的计算机数据采集系统得出的试验结果不同，可能是计算机应用的算法有错误。B. 1.5 运算工作不正常如果依据结图记录人工计算的试验结果与其他试验机的试验结果相同，但与被评定的计算机数据采集系统得出的试验结果不同，可能是由于计算机运算工作不正常。注:这种差正如由于人工计算结果和计算机计算产生的同样问题目B. 1.6 试验方法判别错误编程或使用人员对试验方法的判别不同或不正确导致的错误，因此要求计算机软件编程应与相关试验方击要求一致，同时还要考虑各种材料的应力应变曲线的不同特性。B.

28、 1.7 夹持和其他与世样撞融装置差别夹持和其他与试样接触装置的差别可能会引起试样过早破坏，或者起散热器作用和导致相关延伸率试验结果的差别。夹具的状态是很重要的，应保证与试样良好的接触并夹紧。B. 1.8 试样对中试样对中差可导致所得试验结果低于正常的试验结果，或在曲缉的弹性范围内产生不良的应力-应变曲线。应保证试样的对中，使其具有良好的圭力同轴度aB. 1. 9 传噩器通道频带宽度不足传感器通道顿带宽度过窄，会使试样屈服瞬间的上下屈服强度采集失真，因此应保证足够的通道颇带宽度(见附录A的A.2)。B.2 试验机之间的标准差的差别B. 2. 1 分醉力量别分费力的差别可通过两种形式主现出来。军

29、标准差可能表征了分辨力差。如果两个或多个不连续数字结果(导出数据)间与四量结果差别太，可能是分辨力差造成的(见附录A的A.3)。GB/T 22066-2008 B. 2. 2 试样尺寸准确度如果被评定的计算机数据来集系统与其他试验矶的力的标准差相符，而应力的导出数据际准差与其他试验机不相符，可能是由于横截面租甜量准确度不够所致。B.2.3 试验速率差别试验速率太快，由于一个或多个传感器-通道拥带宽度的差别，也可以导致标准差的过大或过小。B.2.4 试验速率控制不稳定试验机试验速率控制不稳定，可能会产生不良的应力-应变曲线，井会使对应变速率敏感材料的导出数据的标准差过大。B.2.5 传昌器-通道引起的电睡声电噪声会导致计算机的运算结果不佳，这可以从结图记录或基本数据中看出，也可通过在固定力或应变下采集数据来确定。B.2.6 夹持与其他和试样撞融装置间的主一些与试样接触的革置可能会导致试样过早破断，这也是造成标准偏差过大的原因B.2.7 试样对中试样对中差是随机的不能重复的，并会造成际准差过大。B.2.8 传噩器-通道姐带宽度的差别传感器-通道颜带宽度过牢造成的差别，见附录A的A.2.9