彈簧沖擊器校準裝置校準方法

文/江國洪 陳永迪

彈簧沖擊器用于對電子電工產品的抗撞擊能力的測試，是用于電子產品及相關產品的機械性能試驗的非常重要的試驗儀器，直接關系到電子產品質量問題，是各質檢機構和檢測公司電器檢測的必備儀器。

隨著彈簧沖擊器的校準規范JJF1475-2014《彈簧沖擊器校準規范》的頒布，越來越多的計量檢測機構開展彈簧沖擊器的校準工作，但校準彈簧沖擊器校準裝置（以下簡稱校準裝置）的校準卻沒有相適應的校準規范，從而使彈簧沖擊器沖擊能量的溯源造成一定困難,所以對校準裝置的校準方法的研究探討就迫在眉睫。

1 彈簧沖擊器校準裝置

JJF1475-2014 中規定了校準彈簧沖擊器沖擊能量使用的校準裝置。該裝置是參照GB/T 2423.55-2006 附錄B 要求制造的，專門用于校準彈簧沖擊器沖擊能量校準。

2 校準項目及技術要求

根據校標準GB/T 2423.55-2006 中的要求、校準裝置的工作原理以及類似機構功能的設備的檢定校準規范的要求（如JJG145-2007），建議應該至少對以下五方面進行校準：

（1）基座的水平度：≤0.5/1000。基座水平和擺的擺動平面與基座水平出現偏差時，會使擺桿擺動時產生偏離擺動軸線的軸向分力，實際沖擊能量產生偏差。

（2）擺與基座的垂直性：90±0.1°。擺與基座的垂直性出現偏差時，會使擺桿擺動時產生偏離擺動軸線的徑向分力，實際沖擊能量產生偏差。

（3）擺桿靜止狀態的對中性：≤0.2mm。擺桿對中性出現偏差時，校準彈簧沖擊器時彈簧沖擊器的錘頭中心就無法正對擺桿中心，實際沖擊能量產生偏差。

表1：沖擊元件質量及高度差

（4）擺及鋼彈簧的尺寸要求：符合GB/T 2423.55-2006 附錄B 要求。擺及鋼彈簧的尺寸不符合標準要求時，有可能使沖擊能量不能被擺桿完全吸收，影響了實際的沖擊能量。

（5）沖擊能量示值誤差及重復性：不大于彈簧沖擊器沖擊能量允許誤差的1/3。校準裝置為純機械結構，影響其示值的因素較多有必要考察其示值的重復性指標。

圖1：沖擊能量發生裝置

3 校準方法

本文以沖擊能量校準為重點進行探討，其他檢查性的項目暫不做詳細討論。

沖擊能量校準需至少具備圖1所示的沖擊能量發生裝置、電子天平、高度卡尺等儀器。

如圖1所示，撞擊元件g 是與彈簧沖擊器的撞擊元件外形結構和質量都一樣的元件。校準時使用四根線h 掛在位于撞擊元件撞擊后停止位置上方 2 000 mm 的水平面上的四個懸掛點上。撞擊元件安裝在能量發生裝置前先使用電子天平測量該元件的質量，并做好記錄。校準1J 以下的能量的使用250g 的撞擊元件，大于1J 的能量使用500g 的撞擊元件，校準前應預先安裝好撞擊元件，并且在懸掛狀態靜置1 小時以上，使四根線的張力達到平衡狀態。

將彈簧沖擊器校準裝置安裝在能量發生裝置的平臺上，調整好水平，調整校準裝置位置使其擺的中線與能量發生裝置的中心線重合。調整撞擊元件與校準裝置撞擊擺的接觸點k，動態接觸點相對靜態位置下移不應超過1 mm.可以通過升高懸掛點的位置予以調整，升高的距離等于動、靜接觸點間的距離。撞擊元件g 的軸線在撞擊時應保持水平并且與擺c 的撞擊面垂直。當撞擊元件處于靜態位置時，校準裝置應設置到校準撞擊元件的頭部正好與接觸點k 剛好接觸。用一根軟管連接兩根玻璃管i 組成的液體水平裝置，確保撞擊元件的重心與標尺I 的零點水平, 根據所要校準的能量點，按標尺刻度粗調撞擊元件高度（參考表1），用一根細線m 定位。

校準時使用高度卡尺測量液位和定位時撞擊元件的實際高度差，并記錄。釋放撞擊元件，撞擊元件產生一定的勢能撞擊擺桿。撞擊后撞擊元件應能將沖擊能量完全傳遞給擺，并能靜止在撞擊點，否則應重新調整撞擊元件的位置，重新試驗。

記錄撞擊后彈簧沖擊器校準裝置的讀數，每個校準點應至少重復測量5 次，并計算與標準能量值的誤差。標準能量值按公式（1）計算：

式中：EB—標準能量，J；m—撞擊元件質量，kg；h—高度差，m；g—重力加速度，m/s2。

示值誤差按公式（2）計算：

示值重復性按公式（3）計算：

式中：Er—示值重復性，J

4 結論

本文參照國標要求，結合實驗室的實際校準經驗，對彈簧沖擊器校準裝置的校準提出了比較適合的校準方法，能夠比較全面的評價校準裝置的計量特性，同時也解決了校準裝置的溯源問題，保證了量值傳遞的準確性。