网板平面张力仪检测装置的研究

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摘 要：由上海市计量测试技术研究院机械所发起，历时一年时间，与昆山创新科技有限公司共同成功开发出一套网板平面张力仪的检测装置，从而解决该类张力仪的量值溯源问题。

关键词：张力；网板平面张力仪

1.网板平面张力仪检测装置的介绍

1.1装置的构成

该检测装置可实现X，Y双向同步加载，主要由下述系统组成：

（1）模板定位校正系统；（2）双向负荷驱动系统；（3）操作控制安全系统；（4）数据采集处理系统；（5）结果显示输出系统。

1.2装置的主要技术指标

A 力值部分：

X向和Y向两个力传感器：（100 C 2000）N， 0.05%

B 有效工作宽度：

测试面积：长度和宽度要求：（200.0±0.1）mm

1.3装置的特点

A 丝杆采用专业技术，在测试中能实现双向同时拉伸，这样其一能减少夹具的位移量，其二能在双向力值同步加载时保持工作区域的中心位置不变。

B 该套装置通过labview软件，通过电机补偿既能使双向力值同步加载，又能对力值进行适量补偿，并且留有标定程序。

图3为检测中该测试装置的控制曲线：

1.4主要技术难点以及解决方法

a 在测试中被检仪器的定位问题（不随着工作区域材料的拉伸而移动）

通过丝杠的特殊设计解决了材料在双向拉伸时的中心定位的技术难题，达到了德国标准中“被检仪器在测试中单轴方向上必须始终处于同一位置上”的要求，避免了因为双向材料拉伸长后而影响被检仪器的原先摆放的位置；

b 双向张力的同步加载问题

通过两个电机以及一套控制系统解决了双向同步加载的技术关键，达到德国标准中“两个方向上用于张紧交叉丝网的张力应相同，并且最好能够做到尽量同时施加”的测试要求，并且能进行张力值自动精准地补偿，保证张力值能在理想的测试范围内。

2.测量不确定度的分析与评定

该装置测试值的不确定度的主要来源存在拉力值和拉伸材料的有效工作宽度这两个方面。

2.1不确定度来源

关于力值的不确定度分量主要来源有：

（1）力传感器的准确度所的不确定度分量uF1

（2）检测装置仪表的分辨率的不确定度分量u F2

（3）环境温度的变化的不确定度分量u F3

（4）工作区域的不水平度的不确定度分量u F4

关于材料有效工作宽度的不确定度分量主要来源有：

（1）夹具的有效工作宽度的不确定度分量uL1

（2）环境温度的变化所引入的不确定度分量u L2

2.2不确定度分析与评定

测试环境：（20±0.5）°C 被测对象：50N/cm网板平面张力仪

2.2.1力传感器的准确度的不确定度分量

由检定报告可得：半宽区间为0.050N， 并满足正态分布，取k=2

2.2.2检测装置仪表的分辨率的不确定度分量

检测装置分辨力为0.1N，在1000N该点，系统控制准确度误差为±2 N，为矩形分布，取k=

2.2.3环境温度变化的不确定度分量

由于本院实验室的温度严格控制在（20.0±0.5）℃，由力传感器说明书得每10℃温度变化下力传感器的不确定度为0.05%得：

2.2.4工作区域的不水平度的不确定度分量

由于拉伸夹具存在上下的高度差，在安装夹具时，安装要求为±0.05mm，工作区域为300mmX300mm，因此，工作区域的水平度 1/1000mm，则：

°

上述分量互相独立，综合得：

2.2.5夹具的有效工作宽度所引入的不确定度分量

按照夹具（200±0.1）mm的加工要求及检测报告得：

2.2.6环境温度的变化所引入的不确定度分量

2.3稳定性考核

课题组分别在7月9日、8月9日以及9月9日对下列测试点做了三组测量：

Sb为长期稳定性；

X1为上次检定进程示值的平均值；X2为本次检定进程示值的平均值；

X向，Y向稳定性均小于0.3%。

3.结论

项目完成后，作为国内首台能够开展网板平面张力仪检测的校准装置，不仅可以确保数据准确可靠，提高工作效率，还可以更好的为电子，印刷等行业提供计量服务。

参考文献：

[1]JJG 144 C 2007.标准测力仪检定规程

[2]JJG 455C 2000.工作测力仪检定规程

[3]JCJ/D301012.1/1-2010.影像类测量仪测量标准件几何参数的校准规范

[4]陈国顺.《测试工程及LabVIEW应用》.清华大学出版社