一種使用沖擊速度測(cè)量裝置檢定或校準(zhǔn)沖擊速度的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)量與測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種使用沖擊速度測(cè)量裝置檢定或校 準(zhǔn)沖擊速度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 運(yùn)輸包裝件水平?jīng)_擊試驗(yàn)(水平、斜面沖擊試驗(yàn)）中，沖擊速度是斜面沖擊試驗(yàn)機(jī) 控制試驗(yàn)樣品試驗(yàn)強(qiáng)度值是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵參數(shù)。因此用沖擊速度測(cè)量裝置檢定或校準(zhǔn)試驗(yàn) 系統(tǒng)的沖擊速度是否準(zhǔn)確至關(guān)重要，尤其是低速測(cè)量，要求準(zhǔn)確度、分辨率高，跟蹤準(zhǔn)確，物 體運(yùn)行至沖擊面的距離較短，傳感器感應(yīng)時(shí)間得出速度受震動(dòng)影響，誤差較大，激光測(cè)速難 以捕捉目標(biāo)，測(cè)速雷達(dá)主要對(duì)多普勒信號(hào)進(jìn)行同步的高速采集，采集到的數(shù)據(jù)由中央處理 單元作相應(yīng)的噪聲處理、頻率變換分析、數(shù)據(jù)相關(guān)等算法的處理，得到檢測(cè)目標(biāo)的頻譜，確 定目標(biāo)的多普勒頻率，再根據(jù)多普勒效應(yīng)得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。在信號(hào)處理方面，信號(hào)首先 經(jīng)過(guò)正交混頻器出來(lái)后，對(duì)其進(jìn)行一級(jí)或二級(jí)放大，再經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制電路(AGC)將其控 制在一定的幅值范圍之內(nèi)，最后把需要的正弦信號(hào)送往ADC采集模塊，將其模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到 相應(yīng)的數(shù)字量。在低速低頻信號(hào)方面由于低頻低速信號(hào)和噪聲比較接近，如果這樣處理速 度誤差將有相應(yīng)的增加。
[0003] 斜面沖擊試驗(yàn)機(jī)是對(duì)運(yùn)輸包裝件和單元貨物進(jìn)行水平?jīng)_擊試驗(yàn)的設(shè)備，適用于 評(píng)定運(yùn)輸包裝件和單元貨物在受到水平?jīng)_擊時(shí)的耐沖擊強(qiáng)度和包裝對(duì)內(nèi)裝物的保護(hù)能力。 其廣泛用于電子、電氣、家用電器、儀器儀表等諸多行業(yè)和包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)。斜 面沖擊試驗(yàn)機(jī)是運(yùn)用物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的原理，將包裝件按預(yù)定位置滑行至末端時(shí)獲 得一定的沖擊速度與一個(gè)和速度方向垂直的沖擊板碰撞，以達(dá)到預(yù)定的試驗(yàn)?zāi)康?。斜面沖 擊試驗(yàn)機(jī)由鋼軌道、臺(tái)車(chē)、擋板、斜面控制裝置、牽引裝置、釋放裝置、測(cè)速裝置(含傳感器、 顯示器）、控制臺(tái)等組成。按照GB/T 4857.18-1992《包裝運(yùn)輸包裝件編制性能試驗(yàn)大綱 的定量數(shù)據(jù)》和GB/T 4857.11-2005《包裝運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn)第11部分:水平?jīng)_擊試驗(yàn) 方法》的要求，包裝件水平?jīng)_擊試驗(yàn)的強(qiáng)度值為（1.5~5) m/s，斜面沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊速度 最大允許誤差不大于± 5%。
[0004] 擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)是用規(guī)定高度的擺錘對(duì)處于沖擊試驗(yàn)機(jī)砧座上的沖擊試樣進(jìn) 行一次性打擊，測(cè)量試樣彎折時(shí)的沖擊吸收功。擺錘是以沖擊試驗(yàn)機(jī)擺軸為中心，在處于預(yù) 仰角α位置時(shí)釋放擺錘，以一定速度沖擊試驗(yàn)機(jī)砧座上的沖擊試樣。
[0005] JJG 145-2007《擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》主要依據(jù)GB/T 3808-2002《擺錘式 沖擊試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)》編制而成，而GB/T 3808-2002《擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)》是修改采用 了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 148-2:1998《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)第2部分試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)》。就 是說(shuō)目前國(guó)內(nèi)外只要采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱試驗(yàn)機(jī)），其方法是一 致的。但JJG145-2007《擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》除檢定試驗(yàn)機(jī)的部件計(jì)量特性外，在對(duì) 試驗(yàn)機(jī)的能量損失、沖擊速度、能量示值誤差等計(jì)量特性的檢定上存在如下問(wèn)題： 一.能量損失的檢定未能客觀地反應(yīng)出能量損失的全部 如規(guī)程將指針摩擦、軸承摩擦和空氣阻力視為全部能量損失不客觀。因?yàn)槌鲜瞿芰?損失外，還有基礎(chǔ)的沖擊、機(jī)架和擺錘的振動(dòng)等因素所引起的能量損失。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有 成熟的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器測(cè)定基礎(chǔ)的沖擊、機(jī)架和擺錘的振動(dòng)等因素所引起的能量損 失。因此，測(cè)量指針摩擦、軸承摩擦和空氣阻力引起的能量損失僅僅是能量損失的一部分。
[0006] 二.不應(yīng)以試驗(yàn)機(jī)能量損失的示值作為檢定試驗(yàn)機(jī)能量損失的結(jié)果 檢定的目的是查明和確認(rèn)計(jì)量器具是否符合有關(guān)法定要求，對(duì)于具有量值的計(jì)量特 性，必須將被檢對(duì)象與計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)比較，最后按計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定的計(jì)量 特性進(jìn)行驗(yàn)證，從而對(duì)計(jì)量器具是否合格，是否符合哪一準(zhǔn)確度等級(jí)做出檢定結(jié)論。該規(guī)程 對(duì)能量損失的要求見(jiàn)表1: 表1能量損失的要求
然而對(duì)數(shù)顯式試驗(yàn)機(jī)能量損失的檢定該規(guī)程采用了 "對(duì)于數(shù)顯式擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)， 其沒(méi)有指針摩擦的影響，對(duì)于軸承摩擦和空氣阻力應(yīng)具有能量損失自動(dòng)測(cè)試功能"的方法 來(lái)檢定試驗(yàn)機(jī)能量損失，對(duì)指針式試驗(yàn)機(jī)的能量損失也是利用自身的指針檢測(cè)能量損失。 即用被檢計(jì)量器具的示值作為檢定的結(jié)果，而不是通過(guò)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器來(lái)進(jìn)行檢定，顯然這種 方法是不正確的。
[0007] 三.沖擊速度的檢定沒(méi)有考慮指針摩擦、軸承摩擦和空氣阻力等因素引起的能量 損失，而在檢定能量損失時(shí)又考慮上述能耗因素，使規(guī)程檢定方法前后不一。
[0008] 該規(guī)程在7.3.1.1直接檢定方法(7)中已經(jīng)對(duì)指針摩擦、軸承摩擦和空氣阻力引起 的能量損失進(jìn)行了檢定，盡管對(duì)數(shù)顯式試驗(yàn)機(jī)能量損失是以被檢試驗(yàn)機(jī)的示值作為檢定結(jié) 果，但在檢定沖擊速度時(shí)用總=- (2浦:泛3計(jì)算沖擊速度&，其公式中卻不考 慮上述能量損失的影響，使得規(guī)程檢定方法前后不一致，并且按此方法測(cè)得的沖擊速度值 一定大于實(shí)際發(fā)生的沖擊速度值。
[0009] 四.間接檢定法檢定成本高，無(wú)操作性和可執(zhí)行性，且誤差大，試驗(yàn)機(jī)的符合性難 以判定 1.間接檢定法檢定成本高，操作性和可執(zhí)行性差 所謂間接檢定法就是使用標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行沖擊能量的檢定，即示值檢定方法。規(guī)程要求 示值誤差是首次、后續(xù)檢定的必檢項(xiàng)目。該規(guī)程規(guī)定"至少檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)使用范圍內(nèi)兩個(gè)吸收 能量級(jí)"，用V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣檢定時(shí)，每個(gè)能量級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)試樣選擇5個(gè)，用非V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試 樣檢定時(shí)，每個(gè)能量級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)試樣選擇3個(gè)；"對(duì)在特定范圍內(nèi)使用的試驗(yàn)機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)試樣的 能量應(yīng)盡量接近其常規(guī)使用的范圍"。就是說(shuō)檢定一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)的示值誤差若使用V型缺口標(biāo) 準(zhǔn)試樣檢定時(shí)需要10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣，使用非V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣檢定時(shí)需要6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣，對(duì)特 定范圍內(nèi)使用的試驗(yàn)機(jī)，使用非V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣檢定時(shí)至少需要3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣。在不計(jì)檢 定人員的工資、差旅交通費(fèi)情況下，僅檢定使用的標(biāo)準(zhǔn)試樣的市場(chǎng)價(jià)格約為260元/個(gè)，檢一 臺(tái)試驗(yàn)機(jī)需（3~10)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣，計(jì)人民幣（780~2600)元。而全國(guó)各省檢定一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)當(dāng) 地物價(jià)局規(guī)定的檢定費(fèi)一般在(350~660)元，極個(gè)別省份檢定費(fèi)約1300元。若按檢定規(guī)程 要求用標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行示值誤差的檢定，那么檢定費(fèi)不足購(gòu)買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)試樣的費(fèi)用。另外，試驗(yàn)機(jī) 若按能量大小來(lái)分約有二十多種規(guī)格，為保證本地區(qū)試驗(yàn)機(jī)的正常檢定，檢定機(jī)構(gòu)需備用 大量的各種測(cè)量范圍的標(biāo)準(zhǔn)試樣，因檢定成本遠(yuǎn)高于物價(jià)局規(guī)定的檢定費(fèi)用，造成全國(guó)大 部分地區(qū)檢定機(jī)構(gòu)檢一臺(tái)虧一臺(tái)，檢的越多虧的越多。故國(guó)內(nèi)大部分檢定機(jī)構(gòu)在日常檢定 工作中幾乎不用標(biāo)準(zhǔn)試樣檢定示值誤差、示值重復(fù)性，使該規(guī)程在實(shí)際工作中基本上沒(méi)有 可操作性和可執(zhí)行性。
[0010] 2.間接檢定法誤差大，試驗(yàn)機(jī)的符合性難以判定 以V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣為例，其是將25個(gè)或更多試樣的測(cè)得的能量值的平均值作為該批 的標(biāo)準(zhǔn)能量值，同時(shí)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，其允許的標(biāo)準(zhǔn)偏差見(jiàn)表2: 旁2 V型缺□ +7K準(zhǔn)試樣介的#7K準(zhǔn)偏差
由表2可知：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)能量2 40 J時(shí)，V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣允許的標(biāo)準(zhǔn)偏差為<5%