萬能材料試驗機作為材料力學性能測試的核心設備，其測量準確性直接影響實驗數據的可靠性。為確保測試結果符合國際標準(如ISO 7500、ASTM E4)，需通過系統性的校準流程對力值、位移、變形及環境參數進行校正。以下從校準原理、方法、工具及注意事項等方面展開詳細闡述。
一、校準核心要素與標準依據
1. 校準目標
- 力值精度：確保載荷測量誤差≤±1%(滿量程，FS)
- 位移精度：位移傳感器示值誤差≤±0.5%(FS)
- 變形精度：引伸計測量誤差≤±0.2%(微應變范圍)
- 環境穩定性：溫度波動≤±1℃/h，濕度偏差≤10%RH
2. 標準依據
- 國際標準：ISO 3763(力值校準)、ISO 9513(硬度校準)
- 國內標準：JJG 139-2014(負荷傳感器檢定規程)
- 行業規范：ASTM E8/E8M(金屬拉伸試驗標準)
二、校準前準備與工具配置
1. 環境控制
- 實驗室溫度：20±2℃(基準溫度23℃)
- 相對濕度：≤70%(無冷凝)
- 電磁干擾：遠離大型電機/高壓設備≥5m
- 振動隔離：放置于混凝土臺面或減震墊上
2. 設備預熱與初始化
- 開機預熱≥30分鐘(消除電子元件熱漂移)
- 清零所有通道數據，檢查限位開關靈敏度
- 清潔加載軸、夾具，涂抹防銹油(非腐蝕性)
三、力值校準：分級加載法
1. 量程劃分與標準選擇
- 低量程(0-20%FS)：使用E2級砝碼(精度±0.005%)
- 中量程(20%-80%FS)：液壓式標準測力儀(精度±0.5%)
- 高量程(80%-100%FS)：動態校準儀(沖擊加載驗證)
2. 校準步驟
- 直接加載法：將砝碼逐級疊加至傳感器，記錄顯示值與標準值的偏差。
- 替代法：通過標準測力儀施加載荷，比對試驗機輸出。
- 數據修正：建立誤差補償表，輸入至控制系統(例如：10kN實際值對應9.98kN顯示值時，修正系數設為1.002)。
3. 典型問題處理
- 非線性誤差：若某量程段誤差超差，需檢查彈性體疲勞或傳感器失效。
- 重復性差：排查機械間隙或液壓系統泄漏。
四、位移校準：光學與機械結合
1. 傳感器校驗
- 光柵尺/編碼器：用激光干涉儀測量實際位移，修正脈沖計數誤差。
- 引伸計行程：安裝千分表于夾具端，施加微小位移(0.1mm級)，對比顯示值。
2. 機械回程誤差消除
- 絲杠間隙補償：正向加載至額定載荷后反向卸載，記錄滯環值并輸入軟件修正。
- 齒輪嚙合調整：使用塞尺檢測齒側間隙，確保≤0.05mm。
五、變形測量校準：引伸計為核心
1. 接觸式引伸計
- 刀口間距標定：用5等標準量塊(如5.00mm、10.00mm)調整刀刃間距，誤差≤±0.5μm。
- 應變片線性校驗：粘貼應變片于彈性梁，施加微應變(100-1000με)，對比輸出電壓與理論值。
2. 非接觸式引伸計
- 視頻引伸計：拍攝標準刻度板，通過像素-長度轉換算法驗證分辨率(需達1μm/像素)。
- 激光散斑法：用已知位移的散斑圖校準相關性算法。
六、環境參數校準與補償
1. 溫度補償
- 安裝PT100溫度傳感器于試樣區域，實時采集數據。
- 高溫試驗時，輸入材料熱膨脹系數至軟件(例如鋼的α=11.7×10??/℃)。
2. 濕度控制
- 使用氯化鋰干燥劑降低濕度，或通入干燥氮氣保護試樣。
