肖氏硬度計(jì)測(cè)量基準(zhǔn)精度0.9HSD概述
肖氏硬度計(jì)的國內(nèi)測(cè)量基準(zhǔn)精度氏0.9HSD，這里所說的肖氏硬度計(jì)基準(zhǔn)是指采用D標(biāo)尺建立的肖氏硬度計(jì)國家基準(zhǔn),也就是適合HSD單位表示的所有肖氏硬度計(jì)。本基準(zhǔn)是采用基準(zhǔn)反彈式標(biāo)準(zhǔn)肖氏硬度計(jì)試驗(yàn)機(jī)和沖擊頭裝置組成的一套高精密測(cè)試系統(tǒng)，主要用于肖氏硬度計(jì)D型標(biāo)尺單位量值的保存和復(fù)現(xiàn)。此基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)的肖氏硬度單位的滿量程范圍是5~105HSD, 其不確定度是0.9HSD。為了滿足工業(yè)上制造生產(chǎn)的需要中測(cè)院先后對(duì)基準(zhǔn)反彈式肖氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的電器裝置系統(tǒng)部分進(jìn)行了升級(jí)和改造。升級(jí)以后的新基準(zhǔn)機(jī)器已經(jīng)用于肖氏硬度計(jì)量值的傳遞，經(jīng)過多年的試驗(yàn)證明，此基準(zhǔn)是穩(wěn)定可靠的。
升級(jí)后的肖氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是采用原來的機(jī)械裝置部分，光學(xué)系統(tǒng)裝置，沖擊頭懸掛釋放結(jié)構(gòu)，和復(fù)位裝置，測(cè)定沖擊頭反彈高度壓電精密傳感器，主板，電腦等部分組成的。肖氏硬度計(jì)試驗(yàn)方法如下：采用公式HS=K*h/h0 ,其中，HS是肖氏硬度計(jì)的硬度值，K是肖氏硬度常數(shù)，K=140是一個(gè)固定系數(shù)。此試驗(yàn)機(jī)是采用電腦型和高精密壓電傳感器來測(cè)量沖擊頭的反彈時(shí)間T(就是沖擊頭第一次沖擊標(biāo)準(zhǔn)硬度塊與第二次沖擊標(biāo)準(zhǔn)硬度塊之間的時(shí)間，忽略導(dǎo)軌對(duì)沖擊頭運(yùn)動(dòng)摩擦力的影響)，從而最終測(cè)出金剛石沖擊頭的反彈高度H和對(duì)應(yīng)的肖氏硬度計(jì)值。其中反彈高度H和時(shí)間T的關(guān)系如下：H=1/8gT2 ，此公式中，g表示肖氏硬度計(jì)基準(zhǔn)機(jī)安裝位置的實(shí)際重力加速度值。肖氏硬度計(jì)值與反彈時(shí)間T的關(guān)系如下：HS=KT2-W ,其中公式中，K=9.107x10-3次方。W代表綜合修正值。反彈時(shí)間測(cè)量的精度分析，肖氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)的硬度測(cè)量范圍5~105HSD與之相應(yīng)的沖擊頭反彈高度H大概是0.6~14.2mm。而相應(yīng)的反彈時(shí)間T大概為23.547~107.910毫秒。如上所述可得知，由反彈時(shí)間的測(cè)量精度就可以決定硬度值在測(cè)量時(shí)的測(cè)量精度。
肖氏硬度計(jì)試驗(yàn)機(jī)反彈時(shí)間的測(cè)量原理如下: 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的電腦是采用底座下的壓電陶瓷精密傳感器輸出的第一次沖擊信號(hào)和第二次沖擊信號(hào)去觸發(fā)和停止電腦端接口芯片計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的計(jì)算脈沖為1.0201555Mhz，由計(jì)數(shù)器所得到的脈沖個(gè)數(shù)N就可以計(jì)算出金剛石沖頭的反彈時(shí)間T。為了達(dá)到肖氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)電氣系統(tǒng)反彈時(shí)間的測(cè)量精度誤差的要求，特選用計(jì)算脈沖頻率必須大于等于100KHZ,應(yīng)用的電腦系統(tǒng)頻率1.0201555MHZ.。計(jì)數(shù)器的一個(gè)對(duì)應(yīng)大概1微秒的反彈時(shí)間。此電氣系統(tǒng)測(cè)量的肖氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)塊的最高硬度為105HSD, 對(duì)應(yīng)的反彈時(shí)間為107.910ms。因此計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)值最大為110176個(gè)字，計(jì)數(shù)器應(yīng)該為17級(jí)BCD計(jì)數(shù)器。電氣系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：肖氏硬度計(jì)HS的測(cè)量精度：小于等于±0.037HS ,精密壓電傳感器的振子信號(hào)幅度大于等于6毫伏。肖氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)反彈時(shí)間測(cè)量范圍23毫秒~108毫秒。反彈時(shí)間測(cè)量精度±18.683微秒。肖氏硬度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)在完成以上測(cè)量以后，還要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。