电子万能试验机屈服点误差解决方法

目前模拟信号的数据采集是通过A/D转换器来实现的。A/D转换器的种类很多，但在试验机上采用最多的是∑－△型A/D转换器。这类转换器使用灵活，转换速率可动态调整，既可实现高速低精度的转换，又可实现低速高精度的转换。在试验机上由于对数据的采集速率要求不是太高，一般达每秒几十次到几百次就可满足需求，因而一般多采用较低的转换速率，以实现较高的测量精度。但在某些厂家生产的试验机上，为了追求较高的采样分辨率，以及极高的数据显示稳定性，而将采样速度降的很低，这是不可取的。因为当采样速度很低时，对高速变化的信号就无法实时准确采集。例如金属材料性能试验中，当材料发生屈服而力值上下波动时信号变化就是如此，以至于不能准确求出上下屈服点，导致试验失败，结果丢了西瓜捡芝麻。

那么如何判断一个系统的频带宽窄以及采样速率的高低呢？

严格来说这需要许多的专用HY-1080人员来完成。但通过下面介绍的简单方法，可做出一个定性的认识。当一个系统的采样分辨率达到几万分之一以上，而显示数据依然没有波动或显示数据具有明显的滞后感觉时，基本可以确定它的通频带很窄或采样速率很低。除非特殊场合（如：校验试验机力值精度的高精度标定仪），否则在试验机上是不可使用的。

3、控制方法使用不当

针对材料发生屈服时应力与应变的关系（发生屈服时，应力不变或产生上下波动，而应变则继续增大）国标推荐的控制模式为恒应变控制，而在屈服发生前的弹性阶段控制模式为恒应力控制，这在绝大多数试验机及某次试验中是很难完成的。因为它要求在刚出现屈服现象时改变控制模式，而试验的目的本身就是为了要求取屈服点，怎么可能以未知的结果作为条件进行控制切换呢？所以在现实中，一般都是用同一种控制模式来完成整个的试验的（即使使用不同的控制模式也很难在上屈服点切换，一般会选择超前一点）。

对于使用恒位移控制（速度控制）的试验机，由于材料在弹性阶段的应力速率与应变速率成正比关系，只要选择合适的试验速度，全程采用速度控制就可兼容两个阶段的控制特性要求。但对于只有力控制一种模式的试验机，如果试验机的响应特别快（这是自动控制努力想要达到的目的），则屈服发生的过程时间就会非常短，如果数据采集的速度不够高，则就会丢失屈服值（原因第2点已说明），优异的控制性能反而变成了产生误差的原因。所以在选择试验机及控制方法时最好不要选择单一的载荷控制模式。

三、结果处理软件的影响

目前生产的试验机绝大部分都配备了不同类型的计算机（如PC机，单片机等）），以完成标准或用户定义的各类数据测试。与过去广泛采用的图解法相比有了非常大的进步。然而由于标准的滞后，原有的部分定义，就显得不够明确。如屈服点的定义，HY-20080解释，而没有定量的说明，很不适应计算机自动处理的需求。这就造成了：

1、判断条件的各自设定就屈服点而言（以金属拉伸GB/T228-2002为例）标准是这样定义的："屈服强度：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，应区分上屈服强度和下屈服强度。

上屈服强度：试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。

下屈服强度：在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。"

这个定义在过去使用图解法时一般没有什么疑问，但在今天使用计算机处理数据时就产生了问题。

＊屈服强度的疑问：如何理解"塑性变形发生而力不增加（保持恒定）"？由于各种干扰源的存在，即使材料在屈服阶段真的力值保持绝对恒定（这是不可能的），计算机所采集的数据也不会绝对保持恒定，这就需要给出一个允许的数据波动范围，由于国标未作定义，所以各个试验机生产厂家只好自行定义。由于条件的不统一，所求结果自然也就有所差异。

＊上下屈服强度的疑问：若材料出现上下屈服点，则必然出现力值的上下波动，但这个波动的幅度是多少呢？国标未作解释，若取的太小，可能将干扰误求为上下屈服点，若取得太大，则可能将部分上下屈服点丢失。目前为了解决这一难题，各厂家都想了许多的办法，如按材料进行分类定义"误差带"及"波动幅度"，这可以解决大部分的使用问题。但对不常见的材料及新材料的研究依然不能解决问题。为此部分厂家将"误差带"及"波动幅度"设计为用户自定义参数，这从理论上解决了问题，但对使用者却提出了极高的要求。

2、对下屈服点定义中"不计初始瞬时效应"的误解

什么叫"初始瞬时效应"？它是如何产生，是否所有的试验都存在？这些问题国标都未作解释。所以在求取下屈服强度时绝大多数