| 2、 频率的检定，采用信号发生的输入脉冲信号的方法。电子强力仪都有保留最大力值信息的功能，当其工作时输入一个单一脉冲，假设仪器能检到，则能保留下来，并加以显示，当脉冲短到小于仪器采样周期时，就可能有时检到信号，有时检不到信号，多次试验强力值差异增大CV%值上升。 |
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在强力仪拉伸工作状态时在放大器输入端，输入一个可调节为已知宽度的方波脉冲，并且幅值也可调节，当脉冲前沿输入时相当于试样在拉伸受力，脉冲后沿相当于试样断裂，当强力仪感知到试样断裂即停止拉伸并返回，同时记录本次拉伸“强力”，当脉宽较宽时，例如几百毫秒强力仪肯定会检测到，并显示一定数值，如：1000N（可调节信号发生器到特定数值），如此拉伸10次，做为一组各次强力当在998-1002之间，波动应很小，理论上应不变或变动1个字，可能因干扰有微小差异，CV值应当很小（当在零点几）。
逐渐减小脉宽，幅值不变，再做几组试验，强力值应保持在原水平上，CV值应很小；当脉宽调节到仪器测试强力刚好有较大幅度变化，CV值上升（例如1%以上）幅度较大时，此时的脉宽即为采样周期，例如：此时脉宽为3ms，则采样频率为1/0.003次/s=333.3次/s。如表2。 |
| 脉宽ms |
平均强力 |
最大 |
最小 |
ＣＶ％ |
|
脉宽ms |
平均强力 |
最大 |
最小 |
ＣＶ％ |
| 128 |
683cN |
684 |
682
|
0.17 |
64 |
683cN |
684 |
682 |
0.16 |
| 20 |
683.1 |
684 |
682 |
0.18 |
10 |
683 |
684 |
682 |
0.17 |
| 5 |
682 |
684 |
682 |
0.28 |
4 |
683 |
684 |
682 |
0.17 |
| 3 |
682.6 |
684 |
682 |
0.21 |
2 |
520 |
684 |
112 |
48 | |
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由上表可确定采样周期为不大于3ms 采样频率在333次／s以上，500次／s以下
当传感器与放大器之间有滤波电容存在时，将脉冲从滤波器前输入，恰好可检测滤波器对强力数值的影响，当脉冲较宽时，（如图7）电量足够充满电容到给定电压，“强力”示值大，当脉冲较窄时，（如图8）电量不够充满电容到给定电压，则电压较低“强力”示值则小，但是滤波器延长了脉冲时间，CV%值增大不多。（见表3）因此必须从“强力”示值和CV值两方面考虑。
表3 加滤波器电容100μf 每种脉宽１０次 |
| 脉宽ms |
平均强力 |
最大 |
最小 |
ＣＶ％ |
|
脉宽ms |
平均强力 |
最大 |
最小 |
ＣＶ％ |
| 128 |
646cN |
648 |
644
|
0.17 |
64 |
636cN |
638 |
632 |
0.18 |
| 50 |
580 |
584 |
573 |
0.20 |
30 |
498 |
503 |
491 |
0.31 |
| 20 |
321 |
340 |
297 |
1.4 |
10 |
123 |
150 |
87 |
5.7 |
| 5 |
51.4 |
79 |
37 |
13.7 |
2 |
7.1 |
21 |
3 |
46 | |
由上表可见增加滤波电容后，误差增大，其实采样频率没变，但动态特性恶化，频率响应太差。
但是，以上情况初始状态滤波器电压为零。实际拉伸过程中，强力信号电压是逐渐增大的，滤波器电容中的电压也是逐渐增大的，当电容中有一定电量时，对短脉冲的影响要小的多，因此要求输入脉冲前先输入一个给定的直流分量，并且在脉冲后沿一起关断。（如图9）
脉冲发生器应符合以下要求：
a.能输出可调节已知脉冲宽度的单一脉冲，给强力仪输送方波。由于与电子织物强力仪有关的多个方法标准都提到仪器采样频率不小于8次/s, 所以信号发生器输出脉宽应有大于125ms的档。从单纱强力和织物撕破分析，仪器采样频率有可能达到2000次/s，所以最小脉宽应小于0.5ms，（目前设计实用的信号发生器为0.5ms-128ms用拨盘设定间隔为0.5ms）。
b.脉冲幅度连续可调（目前设计实用的0-5V）
c.可在脉冲发送前预加直流电平，（０－５Ｖ）并与脉冲后沿一起关断。
d.各种宽度脉冲都可输出连续波，以供在示波器上观察波形和测量脉冲宽度。
信号发生器实际电路如图10 |
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3． 夹持器、传感器组件动态响应的检定方法：
在静态力值示值和采样频率已检定合格的基础上，对夹持器、传感器组合件的动态响应进行检定。
一方面 ，当拉伸速度较低时，即使是伸长率较小的试样的断裂时间或撕裂时峰--峰间的周期（因不是定值，这样讲也许不合适）都比较长，拉伸时间越长，示值越容易接近静态情况。反之，则对仪器的动态特性要求越高。
另一方面，试样强力越高时，试样拉断时间（或撕裂波周期）越长，反之，则短。
对单纱强力仪选取一种伸长率很小的纱样先在待检仪器上用20秒定时拉伸，在最大夹距时测试，一组纱样得到一组数据，作为标准平均断裂强力，然后用仪器允许的最高速度也拉伸一组试样，得到另一组数据。比较之，高速时测得平均断裂强力也不得低于低速时测得值1%，考虑到纱线断裂强力的离散性，可多做几组试样，取其平均值。织物强力仪可用铜丝代替试样。
六、 结 尾：
本文对电子式强力仪测力部分动态性能进行了粗略的分析，对其检定方法进行了探讨旨在引起大家的关注，电子式强力仪的动态指标的确定和标准器制定较实用的检定方法，必将对我国电子式强力仪的制造水平和纺织测试水平的提高产生较大的影响。希望在大家的帮助下搞好《电子式织物强力仪检定规程》的制定，并对《电子式单纱强力仪》等检定规程修定打下良好的基础。 |
感谢钱云青、宋湛华教授对本文的关心和支持。
感谢莱州电子仪器厂为《电子织物强力仪检定规程》起草工作做了大量的试验和毫无保留的支持。
感谢宏大实验仪器厂袁工程师、国家纺织计量站陈郁立工程师对《电子织物强力仪检定规程》起草工作的支持。 |
参考文献：
钱云青主编〈〈纺织仪器学〉〉
孙文秋、施鸿材等〈〈纺织测试仪器机电一体化〉〉
沈鸿主编〈〈机械工程手册〉〉第4卷21篇
南京工学院、西安交通大学〈〈理论力学〉〉
潘尚渠、归洁〈〈电子单纱强力仪的数据采样和处理方法〉〉
〈〈纺织批准与质量〉〉1997第6期 |
