一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，该定位释放单摆的强度测定仪至少包括一释放装置以及与其可释放连接的一摆臂，其特征在于，包括以下步骤：定位摆臂的初始位置，并记录初始位置与垂直方向的夹角D；通过所述释放装置无试样自由释放摆臂，并记录旋转的最大角度D1；计算得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度差势能Am；通过所述释放装置有试样自由释放摆臂，测得其旋转的最大角度D2，有试样自由释放摩擦阻力损耗的能量：Q2＝Qm×D2；将有试样自由释放摆臂的势能差与Q2之差作为该试样的测量结果。通过本发明可以减小摩擦阻力对测量精度的影响。
【专利说明】一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量方法，尤其涉及一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方 法。
【背景技术】
[0002] -种定位释放摆臂的强度测定仪一般包括戳穿强度测定仪、内结合强度测定仪、 电子撕裂度仪等。
[0003] 戳穿强度测定仪通过摆臂水平定位释放来测量出戳穿头完全穿透样品，撕裂纸板 并完成戳穿的力量；内结合强度测定仪通过摆臂水平定位释放来测量纸和纸板内结合强度 测定仪主要用于测试纸和纸Z向抗张强度（即层间结合强度），原理为双面胶-试样-双面 胶的组合形成一个夹层结构，该夹层被压在一个金属平砧和一个铝块之间。用摆撞击铝块 上部的内表面，使铝块翻转，并在Z向破坏试样，通过测定摆动的最高位置来计算试样破坏 过程中的能量；而电子撕裂度仪通过单摆定位释放来测量撕裂试样所需的力。以上仪器原 理均为将摆锤提升一定高度，使其具备一定的势能，当摆锤自由下摆时，利用其自身贮存的 能量将试样戳穿、撕裂等，由计算机控制系统计算出上述过程时消耗的能量，从而得到撕裂 试样所需的力。
[0004] 目前定位释放摆臂的强度测定仪中，戳穿强度测定仪、内结合强度测定仪等一些 以水平定位释放单摆的仪器主要是靠水平尺来调节释放装置；另一种以电子撕裂度仪为代 表，非水平定位释放装置的仪器。而单摆在摆动过程中会与其旋转轴产生摩擦阻力，最终影 响测量结果的准确度，目前只靠尽量让旋转轴做到活络来降低摩擦阻力，测量结果的准确 度不够理想。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，以减小摩擦 阻力对测量精度的影响。
[0006] 为了实现上述目的，本发明涉及一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，该 定位释放摆臂的强度测定仪至少包括一释放装置以及与其可释放连接的一摆臂，包括以下 步骤：
[0007] S1 :定位摆臂的初始位置，并记录初始位置与垂直方向的夹角D ;
[0008] S2 :通过所述释放装置无试样自由释放摆臂，并记录旋转的最大角度Di ;
[0009] S3 :计算得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度差势能Am ;
[0010] S4:通过所述释放装置有试样自由释放摆臂，测得其旋转的最大角度D2，有试样自 由释放摩擦阻力损耗的能量：Q 2 = QmXD2;
[0011] S5 :将有试样自由释放摆臂的势能差与Q2之差作为该试样的测量结果。
[0012] 较佳地，S1中还包括：
[0013] S101 :将所述强度测定仪调节水平；
[0014] S102 :摆臂自由下垂状态，调节角度置零；
[0015] S103:旋转摆臂至所述释放装置的位置作为定位摆臂的初始位置，记录初始位置 与垂直方向的夹角D。
[0016] 较佳地，定位摆臂的初始位置为水平定位摆臂或非水平定位摆臂；所述有试样自 由释放摆臂的势能差为有试样定位的初始位置势能与有试样自由释放摆臂旋转的最大角 势能之差。
[0017] 较佳地，S3中还包括：在所述摆臂上挂一已知重量和轴向距离力矩的校准砝码， 通过所述释放装置无试样自由释放摆臂，结合Dp2D计算得出单位角度摩擦阻力所损耗的 能量Q m和摆臂的单位高度差势能Am。
[0018] 为了实现上述目的，本发明还涉及一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法， 一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，该定位释放摆臂的强度测定仪至少包括依次 连接的一释放装置、一摆臂、一编码器、一控制模块以及一显示面板，且所述释放装置可释 放连接所述摆臂，包括以下步骤：
[0019] S1 :定位摆臂的初始位置；
[0020] S2 :无试样自由释放摆臂，通过编码器得到初始位置与垂直方向的夹角D以及旋 转的最大角度Di，存储到控制模块中；
[0021] S3:通过控制模块计算得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度 差势能Am ;
[0022] S4 :通过所述释放装置有试样自由释放摆臂，得出其旋转的最大角度D2，由控制模 块计算有试样自由释放摩擦阻力损耗的能量：Q 2 = QmXD2 ;
[0023] S5 :将有试样自由释放摆臂的势能差与Q2之差作为该试样的测量结果。
[0024] 较佳地，S1中还包括：
[0025] S101 :将所述强度测定仪调节水平；
[0026] S102 :摆臂自由下垂状态，使显示面板显示角度置零；
[0027] S103 :旋转摆臂至所述释放装置的位置作为定位摆臂的初始位置。
[0028] 较佳地，定位摆臂的初始位置为水平定位摆臂或非水平定位摆臂。
[0029] 较佳地，S2中还包括，水平定位摆臂时，若D不等于90°则调整释放装置的位置， 并重复S2直至D等于90°，把D等于90°时测得的0 1最终存储到控制模块，把D等于90° 时的释放位置作为初始位置。
[0030] 较佳地，所述有试样自由释放摆臂的势能差为有试样定位的初始位置势能与有试 样自由释放摆臂旋转的最大角势能之差。
[0031] 较佳地，S3中还包括，在所述摆臂上挂一校准砝码，通过所述释放装置无试样自由 释放摆臂，通过所述编码器得到其转轴最大角度D 3，并将D3、校准砝码的重量和校准砝码的 轴向距离力矩存储入控制模块，得出单位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度 差势能Am。
[0032] 本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比较，具有以下的优点和积极效 果：
[0033] 1)本发明通过无试样自由释放摆臂，以及有试样自由释放摆臂，并分别得到最大 角度并进一步得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量，可有效的将摩擦阻力对测试结果的影 响降到最小。
[0034] 2)通过仪器编码器调零以及无试样自由释放得出D来解决水平定位释放时水平 尺不能定量判断，在调节过程中水平尺容易掉落摔坏以及非水平定位释放时靠机加工来保 证摆臂的释放角度从而对机加工要求很高的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 图1为本发明实施例一的流程图；
[0036] 图2为本发明实施例二的流程图；
[0037] 图3为本发明实施例二中S1-S2的具体流程图。
【具体实施方式】
[0038] 下面参照附图和具体实施例来进一步说明本发明。本发明涉及一种定位释放摆 臂的强度测定仪的测量方法，定位释放摆臂的强度测定仪一般包括戳穿强度测定仪、内结 合强度测定仪、电子撕裂度仪等，释放装置定位分为两种：水平定位（在无摩擦阻力情况 下自由释放摆臂可旋转的最大角度为180°，如戳穿强度测定仪、内结合强度测定仪）、非 水平定位（如电子撕裂度仪，在无摩擦阻力情况下自由释放摆臂可旋转的最大角度小于 180° )，通过本发明来减少摩擦阻力对测量结果的影响，使得测试结果更加准确。
[0039] 实施例一
[0040] 该定位释放摆臂的强度测定仪至少包括一释放装置以及与其可释放连接的一摆 臂，其中释放装置设置在摆臂转轴的水平位置或非水平位置。
[0041] S1 :定位摆臂的初始位置，并记录初始位置与垂直方向的夹角D，D = 90°，则无摩 擦阻力情况下摆臂自由释放所旋转的最大角度为2D。
[0042] 定位摆臂的初始位置为水平定位摆臂或非水平定位摆臂。比如戳穿强度测定仪、 内结合强度测定仪等一些以水平定位释放摆臂的仪器通过调节释放装置均为水平定位摆 臂，则D = 90°，保证无摩擦阻力情况下摆臂自由释放所旋转的最大角度为180°，水平定 位释放摆臂的仪器主要是靠水平尺来调节释放装置，非水平定位摆臂包括电子撕裂度仪 等，其定位释放角度为固定的，D〈90°，则自由释放所旋转的最大角度小于180°，非水平定 位释放装置的仪器主要是通过机加工来保证摆臂的定位释放角度。
[0043] 其S1中还包括：
[0044] S101 :将强度测定仪调节水平，一般借助水平仪器来调节强度测定仪的底脚使其 平衡。本实施例中，通过调节4个底脚使水平泡居中。
[0045] S102 :将摆臂放于自由状态，使测得角度置零；
[0046] S103:旋转摆臂至释放装置的位置作为定位摆臂的初始位置，记录初始位置与垂 直方向的夹角D。
[0047] S2 :不安装试样的情况下，释放装置自由释放摆臂，并记录最大角度Di ;
[0048] S3 :计算得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度差势能Am ;
[0049] 其可以通过能量守恒定律来实现上述计算，由于摆臂为一单摆结构，有时为扇形， 其势能不易计算，因此可在摆臂上挂一已知重量W和轴向距离力矩的Η校准砝码，通过释放 装置无试样自由释放摆臂，得到加校准砝码后旋转的最大角度D 3，结合Dp2D计算得出单位 角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度差势能Am。
[0050] S4 :安装试样的情况下，通过释放装置自由释放摆臂测得有试样自由释放摆臂旋 转的最大角度D2，有试样自由释放摩擦阻力损耗的能量：Q 2 = QmXD2 ;
[0051] S5 :根据能量守恒定律，将有试样自由释放摆臂的势能差与Q2之差作为该试样的 测量结果，这样对每段路径的角度设定为平均的摩擦阻力，更符合摩擦的实际情况，使测试 结果更加准确。
[0052] 其中，有试样自由释放摆臂的势能差为试样定位的最初势能与有试样自由释放摆 臂旋转到最大角的势能之差。
[0053] 目前定位释放摆臂的强度测定仪中，戳穿强度测定仪、内结合强度测定仪等一些 以水平定位释放摆臂的仪器主要是靠水平尺来调节释放装置（通过调节释放装置保证无 摩擦阻力情况下摆臂自由释放所旋转的最大角度为180° );另一种以电子撕裂度仪为代 表，非水平定位释放装置的仪器主要是通过机加工来保证摆臂的定位释放角度。使用水平 尺的弊端在于：①使用时要确保测量面平整，一不小心易测试不准；②不能定量判断；③在 调节过程中水平尺容易掉落摔坏。而靠机加工来保证摆臂的释放角度，对机加工要求很高， 因此，也可以使用下述实施例二中的方法，使测量更加准确。
[0054] 实施例二
[0055] 本发明提供一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，该定位释放摆臂的强度 测定仪至少包括依次连接的一释放装置、一摆臂、一编码器、一控制模块以及一显示面板， 且释放装置可释放连接摆臂，包括以下步骤：
[0056] S1 :定位摆臂的初始位置，定位摆臂的初始位置为水平定位摆臂或非水平定位摆 臂。比如戳穿强度测定仪、内结合强度测定仪等一些以水平定位释放摆臂的仪器通过调 节释放装置，保证无摩擦阻力情况下摆臂自由释放所旋转的最大角度为180°，非水平定 位摆臂包括电子撕裂度仪等，其定位释放角度为固定的，自由释放所旋转的最大角度小于 180。。
[0057] 其S1中具体还包括：
[0058] S101 :将强度测定仪调节水平，一般借助水平仪器来调节强度测定仪的底脚使其 平衡。本实施例中，可以通过调节4个底脚使水平仪中气泡居中来确保测定仪水平放置。
[0059] S102 :将摆臂放于自由状态，使显示面板角度置零；
[0060] S103 :旋转摆臂至释放装置的位置作为定位摆臂的初始位置。
[0061] S2:不按装试样的情况下释放装置自由释放摆臂，控制模块读取编码器脉冲数，将 脉冲数转换成角度，显示面板进行最大角度A显示，存储到控制模块中。
[0062] 以电子撕裂度仪为例：将摆臂固定于释放装置上，不放置试样进行一次自由释 放，待摆臂处于自由静止状态，即摆臂重心线垂直于地平面时，通过编码器以及控制芯片得 到角度D和显示在液晶显示器上，初始位置与垂直方向的夹角D，将此度数记录在控制芯片 中作为去摩擦力后的半角度V'，因此无摩擦阻力情况下自由释放摆臂可旋转的最大角度为 2XV'，同时可测得旋转最大角度Di，将此度数记录在控制芯片中作为有摩擦力时最大旋转 角度A'。水平初定位的强度测定仪也可以通过无试样释放来校准使D = 90°，若其不是预 定的D值，则对释放装置进行微调，再进行无试样自由释放测量角度，直至调准，把调准时 测的A'最终存储到控制模块，把调准时的释放位置作为初始位置。
[0063] 通过仪器编码器调零以及无试样自由释放得出D来解决水平定位释放时水平尺 不能定量判断，在调节过程中水平尺容易掉落摔坏以及非水平定位释放时靠机加工来保证 摆臂的释放角度从而对机加工要求很高的问题。
[0064] S3:通过控制模块计算得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度 差势能Am。
[0065] S3中还包括，在摆臂上挂一已知重量W和轴向距离力矩Η的校准砝码，通过释放装 置无试样自由释放摆臂，通过编码器得到其旋转最大角度D 3，并将D3、校准砝码的重量和校 准砝码的轴向距离力矩存储入控制模块，得出单位角度摩擦阻力所损耗的能量〇>和摆臂的 单位高度差势能Am。
[0066] 以上可以通过能量守恒定律来实现上述计算，由于摆臂为一单摆结构，有时为扇 形，其势能不易计算，因此，可在摆臂上挂一已知重量W和轴向距离力矩的Η校准砝码，通过 释放装置无试样自由释放摆臂，得到加校准砝码后旋转最大角度D 3，结合Dp2D计算得出单 位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度差势能Am。
[0067] 一般校正砝码的W和Η是固定的，仪器出厂时已设置好，用户不需要更改此参数， 但如果更换砝码进行校准就需要重新输入，Η可以用游标卡尺或直尺测量，而W-般可以用 用天平称出其重量，然后转换成牛顿（Ν)。并向控制模块中输入砝码的重量W、标准砝码孔 位中心位置到轴中心的距离Η。
[0068] S4 :安装试样的情况下，通过所述释放装置有试样自由释放摆臂，通过所述释放装 置有试样自由释放摆臂，得出其旋转的最大角度D 2，由控制模块计算有试样自由释放摩擦 阻力损耗的能量：Q2 = QmXD2。
[0069] S5 :根据能量守恒，初始势能=测量结果+测得最大角度的势能+摩擦阻力做的 功，通过控制模块将有试样自由释放摆臂的势能差与Q 2之差作为该试样的测量结果，并由 显示面板显示测量结果，其中，有试样自由释放摆臂的势能差为试样定位的最初势能与有 试样自由释放摆臂旋转到最大角的势能之差。这样对每段路径的角度设定为平均的摩擦阻 力，更符合摩擦的实际情况，使测试结果更加准确。
[0070] 上述公开的仅为本发明的具体实施例，该实施例只为更清楚的说明本发明所用， 而并非对本发明的限定，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在保护范围内。
【权利要求】
1. 一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，该定位释放摆臂的强度测定仪至少包 括一释放装置以及与其可释放连接的一摆臂，其特征在于，包括以下步骤： 51 :定位摆臂的初始位置，并记录初始位置与垂直方向的夹角D ; 52 :通过所述释放装置无试样自由释放摆臂，并记录旋转的最大角度Di ; 53 :计算得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量Qm和摆臂的单位高度差势能Am ;S4 :通 过所述释放装置有试样自由释放摆臂，测得其旋转的最大角度D2，有试样自由释放摩擦阻 力损耗的能量：Q 2 = QmXD2 ; S5 :将有试样自由释放摆臂的势能差与Q2之差作为该试样的测量结果。
2. 如权利要求1所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于，S1 中还包括： 5101 :将所述强度测定仪调节水平； 5102 :摆臂自由下垂状态，调节角度置零； 5103 :旋转摆臂至所述释放装置的位置作为定位摆臂的初始位置，记录初始位置与垂 直方向的夹角D。
3. 如权利要求1或2所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于， 定位摆臂的初始位置为水平定位摆臂或非水平定位摆臂；所述有试样自由释放摆臂的势能 差为有试样定位的初始位置势能与有试样自由释放摆臂旋转的最大角势能之差。
4. 如权利要求1所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于，S3 中还包括：在所述摆臂上挂一已知重量和轴向距离力矩的校准砝码，通过所述释放装置无 试样自由释放摆臂，结合Dp2D计算得出单位角度摩擦阻力所损耗的能量Q m和摆臂的单位 高度差势能Am。
5. -种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，该定位释放摆臂的强度测定仪至少包 括依次连接的一释放装置、一摆臂、一编码器、一控制模块以及一显示面板，且所述释放装 置可释放连接所述摆臂，其特征在于，包括以下步骤： 51 :定位摆臂的初始位置； 52 :无试样自由释放摆臂，通过编码器得到初始位置与垂直方向的夹角D以及旋转的 最大角度〇 1，存储到控制模块中； S3:通过控制模块计算得到单位角度摩擦阻力所损耗的能量％和摆臂的单位高度差势 能Am ; 54 :通过所述释放装置有试样自由释放摆臂，得出其旋转的最大角度D2，由控制模块计 算有试样自由释放摩擦阻力损耗的能量：Q 2 = QmXD2 ; 55 :将有试样自由释放摆臂的势能差与Q2之差作为该试样的测量结果。
6. 如权利要求5所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于，S1 中还包括： 5101 :将所述强度测定仪调节水平； 5102 :摆臂自由下垂状态，使显示面板显示角度置零； 5103 :旋转摆臂至所述释放装置的位置作为定位摆臂的初始位置。
7. 如权利要求5或6所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于， 定位摆臂的初始位置为水平定位摆臂或非水平定位摆臂。
8. 如权利要求7所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于，S2 中还包括，水平定位摆臂时，若D不等于90°则调整释放装置的位置，并重复S2直至D等于 90°，把D等于90°时测得的0 1最终存储到控制模块，把D等于90°时的释放位置作为初 始位置。
9. 如权利要求5所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于，所 述有试样自由释放摆臂的势能差为有试样定位的初始位置势能与有试样自由释放摆臂旋 转的最大角势能之差。
10. 如权利要求5所述的一种定位释放摆臂的强度测定仪的测量方法，其特征在于，S3 中还包括，在所述摆臂上挂一校准砝码，通过所述释放装置无试样自由释放摆臂，通过所述 编码器得到其转轴最大角度D 3，并将D3、校准砝码的重量和校准砝码的轴向距离力矩存储 入控制模块，得出单位角度摩擦阻力所损耗的能量Q m和摆臂的单位高度差势能Am。
【文档编号】G01N3/02GK104155174SQ201410321018
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】卢辉, 苏红波, 赵鹏程, 郭素梅 申请人:杭州品享科技有限公司