肖氏硬度計測量基準(zhǔn)精度0.9HSD概述
肖氏硬度計的國內(nèi)測量基準(zhǔn)精度氏0.9HSD，這里所說的肖氏硬度計基準(zhǔn)是指采用D標(biāo)尺建立的肖氏硬度計國家基準(zhǔn),也就是適合HSD單位表示的所有肖氏硬度計。本基準(zhǔn)是采用基準(zhǔn)反彈式標(biāo)準(zhǔn)肖氏硬度計試驗機和沖擊頭裝置組成的一套高精密測試系統(tǒng)，主要用于肖氏硬度計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)的需要中測院先后對基準(zhǔn)反彈式肖氏硬度計標(biāo)準(zhǔn)機的電器裝置系統(tǒng)部分進行了升級和改造。升級以后的新基準(zhǔn)機器已經(jīng)用于肖氏硬度計量值的傳遞，經(jīng)過多年的試驗證明，此基準(zhǔn)是穩(wěn)定可靠的。
升級后的肖氏硬度計標(biāo)準(zhǔn)機是采用原來的機械裝置部分，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。肖氏硬度計試驗方法如下：采用公式HS=K*h/h0 ,其中，HS是肖氏硬度計的硬度值，K是肖氏硬度常數(shù)，K=140是一個固定系數(shù)。此試驗機是采用電腦型和高精密壓電傳感器來測量沖擊頭的反彈時間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)硬度塊之間的時間，忽略導(dǎo)軌對沖擊頭運動摩擦力的影響)，從而最終測出金剛石沖擊頭的反彈高度H和對應(yīng)的肖氏硬度計值。其中反彈高度H和時間T的關(guān)系如下：H=1/8gT2 ，此公式中，g表示肖氏硬度計基準(zhǔn)機安裝位置的實際重力加速度值。肖氏硬度計值與反彈時間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。反彈時間測量的精度分析，肖氏硬度計標(biāo)準(zhǔn)試驗機的硬度測量范圍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)的反彈時間T大概為23.547~107.910毫秒。如上所述可得知，由反彈時間的測量精度就可以決定硬度值在測量時的測量精度。
肖氏硬度計試驗機反彈時間的測量原理如下: 標(biāo)準(zhǔn)機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和第二次沖擊信號去觸發(fā)和停止電腦端接口芯片計數(shù)器的計數(shù)。計數(shù)器的計算脈沖為1.0201555Mhz，由計數(shù)器所得到的脈沖個數(shù)N就可以計算出金剛石沖頭的反彈時間T。為了達到肖氏硬度計標(biāo)準(zhǔn)試驗機電氣系統(tǒng)反彈時間的測量精度誤差的要求，特選用計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.。計數(shù)器的一個對應(yīng)大概1微秒的反彈時間。此電氣系統(tǒng)測量的肖氏硬度計標(biāo)準(zhǔn)塊的最高硬度為105HSD, 對應(yīng)的反彈時間為107.910ms。因此計數(shù)器所計數(shù)值最大為110176個字，計數(shù)器應(yīng)該為17級BCD計數(shù)器。電氣系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：肖氏硬度計HS的測量精度：小于等于±0.037HS ,精密壓電傳感器的振子信號幅度大于等于6毫伏。肖氏硬度計標(biāo)準(zhǔn)機反彈時間測量范圍23毫秒~108毫秒。反彈時間測量精度±18.683微秒。肖氏硬度計標(biāo)準(zhǔn)機在完成以上測量以后，還要進行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。