[发明专利]一种基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机的检验方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一类材料力学试验机的检验方法，特别是一种检验基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机准静态工作性能的方法。

背景技术

在材料性能的测试中，为了能够精确测量出所需的材料参数，除了对被测材料特性有一定了解外，还需要清楚知道所用材料试验机在工作状态下的各项性能，如量程、分辨力等是否满足测试需求。因此，在每一台材料试验机出厂或投入使用之前，都必须对其工作性能进行检验。

基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机是一类新型材料试验机，具有小量程、高分辨力、高精度等优点，其核心技术是电磁驱动和柔性支撑，往往在准静态条件下使用，因此，需要检验试验机的准静态性能：位移灵敏度及其线性度、位移的量程、分辨力、噪声水平；载荷灵敏度及其线性度、载荷的量程、分辨力、噪声水平等。但对于该类试验机的检验，目前暂无相关的检验标准可以参照。

发明内容

为填补现有技术中关于如何对基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机进行检测的空白，本发明提供一种基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机的检验方法，该方法用于检测基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机的准静态性能，该方法包括：对所述试验机的位移灵敏度及其线性度、位移的量程、分辨力、噪声水平的检测；对所述试验机的载荷灵敏度及其线性度、载荷的量程、分辨力、噪声水平和载荷的热稳定性；对所述试验机的磁缸的磁场非均匀性；对所述试验机的机架刚度和支撑弹簧垂直刚度及其线性度的检测；由于在载荷检验之前需要知道位移的量程，在检验支撑弹簧垂直刚度之前需要知道位移灵敏度和载荷灵敏度，因此，所述检验方法中对所述试验机的各项性能检验顺序为：位移检验→载荷检验→支撑弹簧垂直刚度检验；由于磁缸的磁场非均匀性及支撑弹簧的影响，在检验载荷灵敏度过程中每个检验点处应保持线圈与磁缸的相对位置不变；由于试验机工作时存在一定的磁滞，在检验过程中需进行拉压双向检验；由于检验所用的高精度载荷传感器存在一定柔度，当所述试验机施加载荷较大时，线圈与磁缸的相对位置会发生微小变化，导致所述试验机输出载荷的测量不准，因此需要通过修正高精度载荷传感器测量到的载荷来修正载荷灵敏度和支撑弹簧垂直刚度。

进一步，利用已校准的高精度位移传感器检验所述基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机所用位移传感器的灵敏度和线性度；根据信号采集卡的量程、位移灵敏度和位移传感器的线性工作段共同确定所述位移量程；根据位移量程和信号采集卡精度确定所述位移分辨力；保持环境稳定，低载荷水平下空载保载一段时间，检验所述位移噪声水平。

进一步，所述基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机所用位移传感器为非接触式位移传感器：电容式位移传感器、电涡流位移传感器或光纤位移传感器。

进一步，利用已校准的高精度载荷传感器检验所述基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机的载荷灵敏度和线性度；不同载荷水平下保载长时间，检验所述载荷的热稳定性；根据所述试验机所能提供的最大载荷、信号采集卡的量程和载荷灵敏度共同确定所述载荷量程；根据载荷量程和信号采集卡精度确定所述载荷分辨力；保持环境稳定，低载荷水平下保载一段时间，检验所述载荷噪声水平。

进一步，通过检验线圈与磁缸不同相对位置处载荷灵敏度来检验所述磁缸的磁场非均匀性。

进一步，通过刚性件将所述试验机上下夹具连接，直接加载，记录原始载荷-原始位移曲线，检验所述机架刚度。

进一步，令所述试验机空载运行，通过原始载荷-原始位移曲线检验支撑弹簧的垂直刚度和线性度。

进一步，利用已检验得到的位移灵敏度和支撑弹簧垂直刚度修正高精度载荷传感器测量的载荷值，通过迭代计算来修正载荷灵敏度和支撑弹簧垂直刚度。

此检验方法在长期实验观察的基础上，结合所述基于柔性支撑技术的电磁式微力试验机的实际使用工况，提出了磁缸的磁场非均匀性、载荷的热稳定性和支撑弹簧垂直刚度及其线性度几个重要的检验性能。考虑了所述试验机几个固有因素在检验过程中的影响，并通过合理的检验手段排除影响，提高检验准确度。所述检验方法具有连续采集检验数据，自动化程度高，通过自我修正提高检验准确度的优点。

下面介绍本发明中所要涉及的几个概念的定义。

1)灵敏度

灵敏度是测量系统输出量的增量Δy对输入量的增量Δx的比值，通常的传感器属于线性传感器，此时，灵敏度可由式(1-1)：