網板平面張力儀檢測裝置的研究

虞躍凌

摘 要：由上海市計量測試技術研究院機械所發起，歷時一年時間，與昆山創新科技有限公司共同成功開發出一套網板平面張力儀的檢測裝置，從而解決該類張力儀的量值溯源問題。

關鍵詞：張力；網板平面張力儀

1.網板平面張力儀檢測裝置的介紹

1.1裝置的構成

該檢測裝置可實現X，Y雙向同步加載，主要由下述系統組成：

（1）模板定位校正系統；（2）雙向負荷驅動系統；（3）操作控制安全系統；（4）數據采集處理系統；（5）結果顯示輸出系統。

1.2裝置的主要技術指標

A 力值部分：

X向和Y向兩個力傳感器：（100 – 2000）N， 0.05%

B 有效工作寬度：

測試面積：長度和寬度要求：（200.0±0.1）mm

1.3裝置的特點

A 絲桿采用專業技術，在測試中能實現雙向同時拉伸，這樣其一能減少夾具的位移量，其二能在雙向力值同步加載時保持工作區域的中心位置不變。

B 該套裝置通過labview軟件，通過電機補償既能使雙向力值同步加載，又能對力值進行適量補償，并且留有標定程序。

圖3為檢測中該測試裝置的控制曲線：

1.4主要技術難點以及解決方法

a 在測試中被檢儀器的定位問題（不隨著工作區域材料的拉伸而移動）

通過絲杠的特殊設計解決了材料在雙向拉伸時的中心定位的技術難題，達到了德國標準中“被檢儀器在測試中單軸方向上必須始終處于同一位置上”的要求，避免了因為雙向材料拉伸長后而影響被檢儀器的原先擺放的位置；

b 雙向張力的同步加載問題

通過兩個電機以及一套控制系統解決了雙向同步加載的技術關鍵，達到德國標準中“兩個方向上用于張緊交叉絲網的張力應相同，并且最好能夠做到盡量同時施加”的測試要求，并且能進行張力值自動精準地補償，保證張力值能在理想的測試范圍內。

2.測量不確定度的分析與評定

該裝置測試值的不確定度的主要來源存在拉力值和拉伸材料的有效工作寬度這兩個方面。

2.1不確定度來源

關于力值的不確定度分量主要來源有：

（1）力傳感器的準確度所的不確定度分量uF1

（2）檢測裝置儀表的分辨率的不確定度分量u F2

（3）環境溫度的變化的不確定度分量u F3

（4）工作區域的不水平度的不確定度分量u F4

關于材料有效工作寬度的不確定度分量主要來源有：

（1）夾具的有效工作寬度的不確定度分量uL1

（2）環境溫度的變化所引入的不確定度分量u L2

2.2不確定度分析與評定

測試環境：（20±0.5）°C 被測對象：50N/cm網板平面張力儀

2.2.1力傳感器的準確度的不確定度分量

由檢定報告可得：半寬區間為0.050N， 并滿足正態分布，取k=2

2.2.2檢測裝置儀表的分辨率的不確定度分量

檢測裝置分辨力為0.1N，在1000N該點，系統控制準確度誤差為±2 N，為矩形分布，取k=

2.2.3環境溫度變化的不確定度分量

由于本院實驗室的溫度嚴格控制在（20.0±0.5）℃，由力傳感器說明書得每10℃溫度變化下力傳感器的不確定度為0.05%得：

2.2.4工作區域的不水平度的不確定度分量

由于拉伸夾具存在上下的高度差，在安裝夾具時，安裝要求為±0.05mm，工作區域為300mmX300mm，因此，工作區域的水平度 1/1000mm，則：

°

上述分量互相獨立，綜合得：

2.2.5夾具的有效工作寬度所引入的不確定度分量

按照夾具（200±0.1）mm的加工要求及檢測報告得：

2.2.6環境溫度的變化所引入的不確定度分量

2.3穩定性考核

課題組分別在7月9日、8月9日以及9月9日對下列測試點做了三組測量：

Sb為長期穩定性；

X1為上次檢定進程示值的平均值；X2為本次檢定進程示值的平均值；

X向，Y向穩定性均小于0.3%。

3.結論

項目完成后，作為國內首臺能夠開展網板平面張力儀檢測的校準裝置，不僅可以確保數據準確可靠，提高工作效率，還可以更好的為電子，印刷等行業提供計量服務。

參考文獻：

[1]JJG 144 – 2007.標準測力儀檢定規程

[2]JJG 455– 2000.工作測力儀檢定規程

[3]JCJ/D301012.1/1-2010.影像類測量儀測量標準件幾何參數的校準規范

[4]陳國順.《測試工程及LabVIEW應用》.清華大學出版社