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纺织电子式强力仪测力动态特性分析与检定方法探讨(中) |
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发布时间：2004/8/10 18:47:00
文章出处：本站整理 |
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四、电子式强力仪试样拉伸过程分析： 1．电子单纱强力拉伸试样的EF曲线如图4a、b、c（择自乌斯特单纱与股线拉伸试验使用手册）  |
可看出拉伸初始阶段试样受力几乎是均匀上升的，测试终了前，开始出现力值波动，或最大值处显出尖峰，要求强力仪动态特性在试验终了前有足够的分辨能力。
现在方法标准规定采用定速拉伸500mm/min，6%伸长的试样只需3.6s 即要断裂（麻纱、芳纶等伸长更小的试样断裂时间将更短，如果按潘教授文章中推算，基波频率为0.1389,设取1/1000精度，最高谐波为K=（2×1000）/π=637次，则谐波频率为637×0.1389=88.47，采样频率应为88.47×2=177次/s，假设采用5m/min的拉伸速度则要1770次/s，仪器的设计假设取1/1000精度时采样速度应当要高于这一实例。
２．电子织物强力仪拉伸试样在做不同试验时Ｆ－Ｅ曲线如图5a,b,c
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图5(a)为条形法织物断裂强力实验，(b)为舌形法织物撕破强力试验，(c)为织物剥离强力试验（试验数据由莱州电子仪器有限公司提供）由三条曲线可以看出，织物撕裂强力试验曲线中各峰比较密集，强力值波动的范围较大，因此对采样频率的要求较高，试验仪只要能满足这项试验，其他试验一般可以满足。
试验方法要求检测到的是每个小峰的力值。从试验开始到第一个峰到来的一段时间，可等效于一次“单纱断裂强力试验”往后的各峰可等效于延迟了一小段时间又做的另一次“单纱断裂强力试验”这样就可以套用单纱断裂强力试验对采样速率要求的分析。
织物撕裂强力试验方法标准要求采用100mm/min，夹距100mm。撕裂长度75mm，夹钳相对移动>150mm（因为有伸长所以必然大于75mm的2倍），整个试验过程当在1.5min以上，但第一个峰到来的时间间隔却只有2.6秒左右，因此，笔者认为套用单纱断裂强力试验对采样频率的要求可以满足撕破强力试验。以上仅对图四b 的试样而言，另外的试样可能有更高的要求，假设有的织物第一根纱断裂时2秒就开始了，则要求采样频率更高。设精度取1/1000时,当在320次/秒.
电子式强力仪采样频率的估计：
电子式强力仪必须达到的数据采集频率指标主要应从两方面来考虑：
1． 强力仪能适应的最小断裂时间或动态波形中一个最小周期（对撕裂试验讲）
2． 强力仪的测试精度
目前纺织用强力仪测试精度，大都依据部门检定规程，从单纤维到织物都规定为1%，动态测试的 主要误差来源中采集频率高低为一重要项目，另外有传感器精度、夹持器传感器组合件（有的还有杠杆、罗伯威尔机构等）的动态响应（强力仪主要以瞬态响应为主）能力等许多方面，但是传感器精度、放大器精度比较容易做小，采样频率的提高要牺牲一些必要的功能或给软、硬件设计造成不必要的麻烦，因此笔者认为，潘教授文章中选取1/1000精度有些过高。最好降低一些，是否3-5%为好，这样对单纱强力仪能检测2S断裂的试样时要求的采集频率可以放宽到320次/秒的1/3—1/5，即64次/秒——107次/秒。
对具有撕破测试功能的织物强力仪，如果像文章前面所讲“看做若干次单纱断裂试验”时，可套用上面的指标。如果按峰--峰最小周期估计，是否可如下分析：
高密织物一般经密不超过600根/10cm，纬密较稀不予考虑。当进行撕裂试验时试样撕裂＜50mm/min，即300根/min，（每秒5根），撕裂时经常几根纱线一起断，也可能某一瞬间几根纱线顺次断裂，因此峰--峰最小周期应比5根的间距小一些，设为1/2，则某瞬间的断裂速率可达10根/秒。根据计算机采样原则每个波动周期采样不应少于10次，采样频率应为100次/秒以上。
当然以上只是估算，应多做大量试验来确定。
五、电子强力仪动态特性检定方法的探讨
1. 电子强力仪动态特性的检定，曾引起不少业内人事关注，也提出过若干检定方法的建议，但能具体实施者不多，笔者认为理想中的方案应该符合如下要求：
①．模拟试样的拉伸过程，从夹持器输入，不需要打开仪器接线；能检定从夹持器、传感器直到显示结果各部分的综合性能。
②．利用原机数据输出部分显示测示结果。
③．检具简单，便于按装调整。
④．检定结果易判断、科学、合理。
⑤．最好一套装置能适用单纱，织物等多种电子强力仪的检定。
笔者根据上述要求，曾就下列一些方法进行研讨和实际探索，并取得一些体会
a． 用电动机带动偏心装置输入机械脉冲 图6
b．用音叉通过钢丝联接在上传感器上（b）。
c．落球法对上传感器施一碰撞力。
d. 重力摆锤法。
e．通过电磁铁对上夹持器夹持的衔铁施加磁脉冲。
f．自传感器后输入电脉冲 |
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以上方按都是基于从夹持器输入机械脉冲,能从头至尾一次检到综合特性.(A).(B).(D)都是输入多个脉冲的方法,单靠强力仪自身的显示,无法判断是那次采样检测到的最大值.(B)力值无法确定,(d)频率不可能高,皆不合理.(a)(b)(e)在全自动强力仪上无法按 装.(a)为连续脉冲,单靠强力仪自身显示无法判断采样频率,必须在强力数据输出处增加记录装置才能分析.(c)无法确定碰撞时间,只能定性的判断采样频率的高低.(e)在一定频率范围内可行,但所加脉冲太短时受电感的制约.因试验做的较少现在还不能否定。
总结后，笔者认为，从夹持器输入已知力的做法实现动态检定较困难。若将其分为两段，传感器与相联的夹持器为一部分，主要检定其机械动态响应，其后为一部分，主要检定其采样频率。这样容易处理。 |
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