硬度测量范文1
关键词 里氏硬度测量实验箱；教育装备；实训
中图分类号：G482 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）06-0032-03
Abstract This article mainly explains an educational equipment that can be used in colleges of science and technology in mental material hardness testing practical training： Leeb Hardness Testing Experi-mental Toolbox. Being differed from the traditional practical training device， it optimizes the design of which the desk type device’s large size and its uneasiness to move， and improves the design of which the portable device’s low electric quantity， small screen， unchan-geable probe， and the uneasiness to carry the parts. Having solved these inadequacies， Leeb Hardness Testing Experimental Toolbox has high-capacity batteries， bigger high-definition screen， chan-geable parts， the integration of its desk type and portability， and etc.
Key words leeb hardness testing experimental toolbox； educational equipment； practical training
1 前言
测量硬度有多种方法，里氏硬度计测量因其具有易携带、测量范围宽、操作方便等优点，成为现场金属部件硬度测量的首选方法[1]。里氏硬度测量实验箱是一种以里氏硬度试验为理论依据，针对理工科院校设计的用于金属硬度测量实训教学的教育装备。该实验箱将教与学中所需的部件集成在一个实验箱中，方便在硬度测量实训中的搬运和携带。实验箱配有大屏显示、多种探头类型、快捷键、打印机、可更换电池、校准试块等功能硬件，并搭载友好的人机交互系统，方便实验人员操作。其设计面向教与学，对市场上出现的硬度计进行优化设计，使得设备为教学所用。
2 目前状态与不足
传统教学工作中，多采用台式静力试验布氏硬度基准机等台式硬度计。这些台式硬度计不仅体积庞大不便移动，而且价格较高，实验室配备很难达到学生人手一台的水平，使得学生上机操作时间少、体验不足。便携式硬度计体积小且携带方便，可解决数量不足的问题。但是，目前市场上销售的便携式硬度计存在以下一些不足：
1）电池容量小，很容易造成连续教学使用时电量不足，在进行实验准备时需要花费时间去充电；
2）LCD屏过小，显示数据量过少，不便于测量和教学工作的开展；
3）零散附件太多，不便于携带和现场操作；
4）微型化的一体型硬度计，体积虽然小，但探头不可更换，无法满足实训时需要不同探头的要求；
5）维护困难，硬度计集成度高，若出现设备问题，需要返厂维修，花费的成本高、时间长。
并且在外采购的硬度计商业元素较重，采买、维护成本高，功能烦琐且不适用。大多数院校为满足课堂需要，需要支出大量资金、人力对硬件进行选购配备，费时费力。
3 实验箱的设计
在调查相关用户的基础上，针对目前市场上销售的里氏硬度测量仪的不足之处，专门为教学实训工作设计一款里氏硬度测量实验箱。实验箱解决了现有台式硬度测量仪器体积过大，一体式硬度计电池容量不足、显示数据少、探头不可更换，便携式硬度计零散附件多、不便携带等诸多问题。设计时特别关注模块化、标准化等内容，力求实现便于维修、便于使用的目标。
实验所用的所有部件都装配在防爆实验箱中，如图1所示。该实验箱尺寸为400 mm（长）×300 mm（宽）×160 mm（高），箱子采买时选取有锁扣、手持、肩背和现场放置的固定装置。
在箱体上盖开出一透明观察窗口，在不打开箱盖的情况下也可以观察到仪器工作情况。箱体内部分上下筛銮域：上层区域固定安装仪表各部分，如编码器、显示器、键盘、电源、打印机等；下层区域用于存放仪表的附件和备件，如标准试块、备用电池、冲击装置、备用打印纸、砂纸等。两层使用铝板隔开，配有拆装手柄，方便拿取安放。
4 硬件设计
硬件组成
1）大屏幕显示：屏幕选取7.3英寸、800*480高分辨率可触摸彩色液晶屏。
2）多探头和支撑环类型。材料不同、被测物曲面不同，应选取不同的探头和支撑环。该实验箱配备多种冲击装置（D、DL、G、C、E、D15等）和各类支撑环，满足不同的测量需求，并且大大减少了教育装备的选购成本。用户选择不同的冲击装置进行打值测量，免去因探头种类不同而配置多种硬度计的成本问题。
3）多按键快捷键盘。快捷键盘是方便实验人员进行快捷配置所设计的。多按键快捷键盘为4×6分布，覆盖机器的所有操作方式。按键分布如图2所示。快捷键盘是为满足快速调整数值，显示、更改配置所设置的快捷键。最左侧的一列为一级菜单，可遍历所有操作；第二列到第六列为常用快捷键，可快捷设置一些常用菜单的配置。
4）打印机。为解决打印机携带不方便、连接复杂问题，实验箱将微型打印机嵌入其中。微型打印机选取的是市场上较常见的热敏镶嵌式微型打印机。
5）可更换大容量充电电池。普通的硬度计在连续教学时耗电量较大，很容易造成后续教学时电量不足，而实验员在每次实验准备时要花费大量的时间去给设备充电。本实验箱使用两节26650充电电池供电（总电量10 000 mAh），
并配备两节备用电池，在教学活动中若出现电量不足等情况，可自行更换，不耽误教学工作的进行。
硬件设计总图 硬件设计总图如图3所示。
5 软件设计
系统功能
1）显示界面。该实验箱设计四种显示风格，分别是大数字、统计参数、柱状图、平均值，测量值超出限定范围可显示不同颜色的提示符号。同时，为满足不同测试环境、光线的需求，可调节屏幕亮暗、背光时间等。
2）友好的人机操作方式。实验中常用功能可以使用快捷键操作，全部功能都可以通过菜单进行操作。实验箱具备多按键键盘和编码转轮，教学中可采用这两种方式进行操作。
3）测量功能。在实际测量中因测试用的材料不同，会选择不同的探头类型、材料、硬度单位等配置信息。该实验箱配置模拟、无线、数字的探头信号，配置D/DL/D15/G/C/E等探头类型，可选单位有HL/HRC/HRB/HB/HV/HS/HRA等。为满足多装置、多材料、不同单位的示数教学要求，该实验箱内嵌入128个换算表，是目前相关产品中配备转换表数量最多的，减少了实训活动中查数据手持的麻烦。该表支持中华人民共和国国家标准GB/T 17394―1998《金属材料 里氏硬度试验》[2]及部分其他国家和地区的标准。
4）特色功能。实验箱不仅可以精确测量硬度值、存储数据，还具有强大的数据分析能力。该实验箱自带硬度转换计算器，方便查询转换各种材料硬度值，以及查看不同类型冲击装置之间的换算关系，拥有强大的数据处理及分析功能，包括显示平均值、标准差、最大值、最小值、粗大误差的判断、超限情况的判断及报警提示等信息。单组具有统计分析能力，包括平均值、平均值置信范围、最大值、最小值、极差、标准差、标准差置信范围峰度系数、偏度系数、合格率、测量值分布直方图、测量值正态分布检验、测量值均匀分布检验。还可以双组进行对比分析，进行均值显著性差异检验、标准差显著性差异检验、合格率显著性差异检验、分布显著性差异检验。
5）校准。实验箱设有测量计数功能，对测量次数进行累计。当打值超过1000～5000次（打值硬度不同，次数不同）后，需要对示数进行校准，这也是实验教学的一部分。该实验箱提供一点校准和两点校准两种校准方式，满足大多数教学要求。而这两种校准方式又可分为对单位和材料的独立校准和联合校准。同时，实验箱配置低、中、高三种校准标准块，方便实训中的打值校准学习。
6）打印。该实验箱配置微型打印机，可选择自动打印平均值或每测数值，还可手动选取要打印的某一次的数值。打印的数据可作为本次实训的实验报告使用。
设计框架 在实地调查一些院校的硬度测量实训后，将工厂、企业所用的硬度计的一些功能和模块进行优化改良，在操作和软件功能上力求设计一款适合教与学的硬度测量实验箱。软件功能总图如图4所示。
6 结束语
实验箱拥有大屏幕显示、编码转作、多按键数量的快捷键盘、打印机、充器、大容量电池，从而满足操作便捷、功能完备、持续工作时间长等功能要求。整个仪表采用箱式设计，方便实验员配置教学用具和对这些设备进行维护和管理，符合国家相关技术及安全标准。
参考文献
硬度测量范文2
关键词：热敏电阻；温度传感器；负温度系数；串口；锁相放大器
中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1600803
Hardware Circuit Design for Testing the Property Curve of Thermistor
XIANG Ying
(Guangdong Polytechnic Normal University,Guangzhou,510665,China)
Abstract：In this paper,a hardware circuit is designed to test the property curve of thermistor.Taking DS18B20 as temperature sensors,its communication program is written between single chip computer and PC and the temperature value is sent to PC by the serial port.By sound card,the voltage value is picked PC and tested via virtual lockinamplifier by LabVIEW.By the way,it may realize the change curve of negative temperature coefficient for the thermal resistor.its innovation lies in that it collects voltage variation values caused by resistance value changes by bridge and reads them into PC,thus realizing the computerbased data colletion and analysis.
Keywords：thermal resistor;temperature sensor;negative temperature coefficient;serial port;lockinamplifier
热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件。热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,利用的原理是温度引起电阻变化。热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻,以及临界温度热敏电阻（CTR）。NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料,它在电子线路、自动控制以及传感技术中都有广泛的应用。
本系统是要检测热敏电阻的特性曲线,所以除了要有阻值的变化外,也要有温度的同步变化数值。集成温度传感器DS18B20可检测到-55~100 ℃温度范围内的温度变化,精度可达到0.01 ℃。利用DS18B20对热敏电阻温度的监控,通过单片机对继电器的控制,完成对热敏电阻的温度控制。测量值采集到了计算机中,可以实现基于计算机的数据采集和分析。
1 温度特性测量原理
当温度变化不是很大时,热敏电阻的阻值随温度的变化不明显,一般的测量方法（如伏安法）测量不精确。本测量方法采用电桥提取阻值变化引起的电压变化信号,这一电压信号一般在几μV,环境噪声对它的测量结果影响较大,而采用锁相放大器来测量则可以提高测量的精度。测量电路如图1所示。
信号发生器作为交流信号源,产生1 000 Hz标准的正弦波信号和同步触发的参考信号,一路作为参考信号直接送锁相放大器;另一路接入电桥测量电路的AB两端。R1和R3均为1 kΩ左右的电阻,R2为10 Ω左右的电阻,RT为待测的热敏电阻,阻值为几~十几欧姆。
由于电桥A，B两端的信号电压VAB值为固定,当热敏电阻RT所测的温度改变时,将引起电桥C，D两点的电压的变化,而C，D两点的电压VCD就是锁相放大器被测信号的输入电压。根据锁相放大器的工作原理,在参考信号不变的情况下,锁相放大器的输出电压VO与VCD有线性关系。根据测量回路的电压与电流的关系,可以求出电压VCD与电阻RT的关系如下：VCD=VAB［RT/（RT+ R3）・R2・（R1+ R2）］由于R3远大于RT,所以上式可以近似写为：VCD=aRT+b因此，VO正比于aRT+b（a,b为常数）。
这样,通过测得锁相放大器的输出电压VO随温度变化的特性,就可以求出热敏电阻的阻值RT随温度变化的特性。
3 温度特性测量硬件电路
3.1 系统结构的整体设计
硬件电路的系统结构整体设计如图2所示。
实验硬件系统由真实信号发生器提供信号源。信号发生器上方输出端为同步TTL方波,串接分压电阻衰减后,输出为1 V方波。其输出直接连接至音频输入电缆的右声道,通过声卡模/数转换后输入到计算机中。
信号发生器的输出设置为正弦波,频率为500 Hz,幅度调节为1 V。信号发生器输出的正弦信号作为桥式电路的输入信号,C，D两端之间的电压差输出连接至一差分放大器,放大器输出的C，D间的电压差由音频输入电缆的左声道采集,通过声卡模数转换后输入到计算机中。
热敏电阻RT紧靠着一个水泥电阻,由一个继电器控制水泥电阻电路的通、断状态,计算机通过串口向单片机发送指令,控制继电器的状态,共同构成了加热控制电路。数字式温度传感器DS18B20紧靠在水泥电阻旁,在水泥电阻给热敏电阻加热的同时测得热敏电阻的温度,该温度值读入到单片机中,经串口发送到计算机中。
3.2 电压采集电路
电压采集电路由桥式电路和放大器AD620组成,电路如图3所示。
在电压采集电路中,因为C,D两点电压差在毫伏级变化,所以采集到的信号必须经过放大才能输入到PC机。在本系统中放大器选用AD620,放大倍数G=130,RG=130 Ω。AD620是一个高放大倍数的放大器,通过对可调电阻R4的调节可以控制放大器的放大倍数从1~1 000倍之间变化。 AD620运放增益计算公式：
G=(49.4 kΩ/RG)+1；RG=49.4 kΩ/(G-1)
采集到的输出电压经声卡的左声道送入到计算机中,由LabVIEW软件编写的虚拟锁相放大器测量。
3.3 温度测量电路
温度测量电路由温度控制电路和温度读取电路组成,如图4所示。电路中采用负温度系数（NTC Negative Temperature Coeff1Cient）的热敏电阻。所谓负温度系数是指随温度上升电阻呈指数关系减小,具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。
要检测热敏电阻的特性曲线,除了要有阻值的变化外,也要有温度的同步变化数值。集成温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司最新推出的一种可组网数字式温度传感器,它体积小,电压适用范围宽（3~5 V）,用户还可以通过编程实现9~12位的温度读数,即具有可调的温度分辨率,因此它的实用性和可靠性比同类产品更高。它可检测到-55~100 ℃温度范围内的温度变化,精度可达到0.01 ℃。
DS18B20与单片机的接口极其简单,只需将DS18B20的信号线与单片机的一位双向端口相连即可。在实验电路中温度传送设置为10进制BCD码,一共传送5个字节,第一个字节发送十进制数09,为开启标志。接下来送温度的十位、个位、十分位、百分位,从测得的热敏电阻当前的温度开始,连续采样读取温度值。
继电器K1控制着水泥电阻R3电路的接通与否。当继电器闭合,电路导通,水泥电阻开始加热；反之,停止加热。继电器的状态通过单片机控制,单片机发送ASCII码“30H”,控制继电器闭合；发送“31H” ,则控制继电器断开。串口通信采用常见的通信转换芯片MAX232。从MAX232的9，10脚输入单片机信号,经转换后再从7，8脚输出到PC机。
3.4 电源部分
本系统设计了电源部分,其中+5 V电源给单片机供电,±12 V电源给水泥电阻供电,±5 V给放大器AD620供电。
3.5 C语言编写的单片机程序
单片机和PC机之间的通信协议为：波特率4 800 b/s,校验位无,数据位为8,停止位为1。单片机给PC机传每帧数据为5个字节的BCD码,第一个节字为开始标志,第二、三、四、五个字节为温度数据。
4 结 语
本文研制了热敏电阻温度特性测量实验的硬件电路。实验电路输出的待测电压由音频信号线采集,经声卡模数转换后输入到计算机中,由LabVIEW软件编写的虚拟锁相放大器测量。用C语言编写单片机程序,完成了计算机通过单片机控制继电器的状态,以及由串口将热敏电阻的温度值读入到计算机中,量值由计算机软件编程显示。实现了测量负温度系数的热敏电阻阻值随温度的变化曲线。
参 考 文 献
［1］黄贤武,郑摅筱.传感器原理与应用［M］.北京:高等教育出版社,2004．
［2］戴逸松.微弱信号检测方法与仪器［M］.北京:国防工业出版社,2004．
［3］赖发春,翟燕.用锁相放大器测量热敏电阻的温度特性［J］.福建师范大学学报,2002,18(2):4547.
［4］杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW程序设计与应用\.2版.北京:电子工业出版社.2004.
［5］潭浩强.C程序设计［M］.北京:清华大学出版社,2004．
［6］阎石.数字电子技术基础［M］.北京:高等教育出版社,2005．
［7］ 华成英.模拟电子技术基本教程［M］.北京:清华大学出版社,2005．
［8］孙余凯,吴鸣山.数字电路基础与技能实训教程［M］.北京:电子工业出版社,2006．
［9］江力.单片机原理与应用技术［M］.北京:清华大学出版社,2006.
［10］谢云祥.欧阳森.电力电子单片机控制技术［M］.北京:机械工业出版社,2007．
硬度测量范文3
【关键词】金属材料；检测；拉伸试验；浅析
1 引言
在金属材料普遍应用的今天，金属材料的质量是保证产品质量的关键，所以在产品的金属原料投入生产之前，必须对金属材料的性能进行检测。金属材料的性能取决与金属材料的化学组成、组织结构以及材料自身的性质，对金属材料的性能检测的试验有很多，如硬度试验、拉伸试验、冲击试验和扭转试验等，其中硬度试验和拉伸试验是检测金属材料性能的两个典型试验，前者可以检测金属材料表面的机械性能，后者可以检测金属材料的强度、塑性等主要性能指标。但是，这些试验的测试结果往往受很多外在因素的影响，而一旦测试结果不准确，就会影响工业产品的质量，所以对这些金属材料的检测试验的影响因素进行研究就显得十分必要了。本文著者以硬度试验和拉伸试验为例，对金属材料检测的常见问题进行了细致的分析，以期为金属材料的检测人员提供有力的支撑。
2 金属材料硬度试验简介及问题浅析
在硬度试验中，试验方法有多种，正确使用硬度检验的操作方法十分重要，而且不同的试验方法，得到的硬度值也不一样，反应的材料弹性、塑性、强度、韧性等都不一样，所以在进行硬度试验时，首先要选择合适的硬度试验方法，才能得到准确的硬度值。
硬度分为压痕硬度和非压痕硬度，压痕硬度是指在静态试验力下降压头压入材料表面，根据压痕深度、表面积等指标评定材料的硬度，常见的硬度测试方法中，压痕硬度的测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、努氏硬度四种，里氏硬度和肖氏硬度属于非压痕试验方法。六种常见的硬度测试方法各有各的特点和用途，其中布氏硬度测试较软的金属材料，洛氏硬度主要测合金钢、淬火钢等硬度较大的材料，维氏硬度和努氏硬度则测试试样较小的硬度，里氏硬度和肖氏硬度一般用于一些大型工件的无伤检测。
在进行硬度测试时，要注意以下几个问题：一是压痕硬度试验时，试验面务必制造精细，保证表面平坦，不带油脂、氧化皮、裂缝、凹坑等痕迹，在加工其表面时避免表面受热和受冷而改变金属的性能；二是试样时的试验面、支撑面、压头表面以及载样台面等务必保证清洁而无外来物附着，载样台要稳定，试验过程中不得发生抖动和滑动，试样要稳定安置在载样台上；三是试验时压痕之间需保持一定间距，防止互相干扰，施加作用力务必保证与试样受载面垂直；四是在进行试验时，要一个试样进行一次试验，不能将将多个试样在同一个实验台上同时试验；五是在更换试验机配件（如压头、载样台、支座）后，要应用标准钢样进行测试，直到连续两次的硬度值相同才可以投入使用；六是注意试样不能太薄，试样的厚度不得小于压头压入深度的8倍，试验后，试样的支撑面不得有变形痕迹；七是在做洛氏硬度试验时，如果试样为球面或圆柱面，要考虑变形对测试结果进行修正。
3 金属材料拉伸试验简介及问题浅析
拉伸试验主要用来测试金属材料的性能，其检测结果不仅可以反映金属的强度和塑性，还可以反映强度的极限、弹性极限以及屈服极限等，所以拉伸试验的检测十分重要，在测试时要注意以下几个方面。
首先要注意样本的采集。在对拉伸试验进行取样时，要注意拉伸方向的差异会影响拉伸试验的断后伸长率，如试样平行于轧制方向，其力学性能良好，但取样垂直于轧制方向时，力学性能就可能不合格。在取样时要注意预防加热、变形以及加工硬化等因素影响金属材料的力学性能。在切取样坯时，要注意留一定的加工余量，并且余量不小于钢材的厚度及直径，不能低于20mm，在对试样进行加工时，要通过加热或冷加工等手段将一部分硬化的影响去掉，从而避免硬化部分影响测试结果的准确性。
其次，设备及操作的影响。在进行拉伸试验时，测量工具十分重要，不管是对试样尺寸的测量，还是对试验后的断面及伸长尺寸的测量，测量工具的分辨率都是影响测量结果的重要因素，所以必须选择国家标准的计量检测部门通过的测量仪器。在进行试验时，拉伸试样的夹持方法对试验结果的影响极大，一旦出现夹持不够就会出现极大的误差，在进行拉伸试验是，一旦试样出现不合理的断裂现象，必然是试样夹持不够造成的应力集中，试验结果应该进行作废处理。另外，当加载的轴线与试样的中心没有达成一致时，极易造成偏心加载的弯曲现象，拉伸夹选择不当，容易造成试样打滑或断裂，造成不准确的结果。
再次，温度的影响。在拉伸试验中，影响结果的另外一个重要因素就是温度，由于金属热胀冷缩的原因，金属材料的强度会随温度的升高而下降，一般情况下温度的影响可以忽略不计，但对于有特殊高精度要求的生产单位，应该考虑到温度的影响，进行合理的修正。
另外，拉伸速率的影响。在试验过程中，拉伸速率是必须要控制的一个参数，拉伸速度会影响金属材料的拉伸应力，如果拉伸速率过大，测量的屈服强度和延伸强度必然大于实际值。不同的材料受拉伸速率的影响也不相同，强度低且塑性好的材料受拉伸速率的影响较大，屈服强度的误差必然很大，所以应当设置标准值进行参考对比，进行适当的修正。
除了以上因素之外，我们还必须考虑人为因素的影响。在检测试验过程中，检测人员试验的依据有两个方面，一是对金属的拉伸，二是材料产品的规定标准，在试验时我们必须按照规定标准的要求进行试样的采集，如果规定标准没有要求，我们应该按照国家标准进行试样的尺寸及横截面积的截取，否则会对测量结果造成很大的影响，甚至会把不合格产品当成合格产品或合格产品当成不合格产品的闹剧。测量尺寸时，要选择合适的千分尺或游标卡尺，进行正确的读数，避免因测量方法不准而造成测量结果的错误。一般情况下，试验必然存在一定的误差，同一条件下，不同操作人员的测量结果必然存在少量的差异。
4 结论
本文对金属材料的硬度试验和拉伸试验及常见问题进行了细致的分析，论述了金属材料硬度试验及拉伸试验对测量的重要性及关键问题所在。在现实的测量中，对于硬度试验、拉伸试验以及本文未详细论述的冲击试验和扭转试验都有着各自的特点，在进行试验时要注意对针对各种可能出现的因素制定操作流程，从而选用正确的方向，得到准确的测量结果，为产品质量提高有效的保证。
参考文献：
[1]周玉波.金属材料的检测技术现状及发展趋势[J].海洋科学，2005（7）.
硬度测量范文4
1.1硬度标样的应用情况和效果
冷轧板硬度标样自2003年8月投入使用，有这些测量项目的各子试验室每月测量比对1次。连续10多年多个试验室每月测量的洛氏硬度平均值趋势如图1所示：这种标样经过一段时间自然时效后，硬度指标不会随着年份发生规律性的上升或下降，呈现没有时效性的特征。冷轧薄板硬度标样的一个特殊作用：能够反映出硬度计砧座的状况。普通硬度标样因为厚度大于5mm，通常不能有效反映硬度计砧座的状况，而硬度计砧座可能是影响薄板试样测量结果的一个重要因素。根据这个发现可以推论：要想保证测量薄板试样硬度的可靠性，试验室必须用厚度接近或小于待测试样厚度的硬度标样监测硬度计，而常规的硬度标样不能满足监测用于测量薄板的硬度计砧座的需要。统计多个子试验室多年的实际测量数据，发现这种标样经过一段时间的时效后，不同标准块之间的硬度值相差很小，可以采用相同的标称值，用来比较分析不同硬度计及不同年月测量值之间的系统偏差和变化趋势。采用这种有相同标称值的硬度标样，可以很方便地进行不同子试验室不同硬度计的日常数据分析和质量控制。借鉴冷轧硬度标样的经验，宝钢检化验中心采用与无时效冷轧硬度标样相同的材料制作了无时效的热轧硬度标样，用这种标样可以测量HRB、HV10、HV1、HBW2.5/187.5、HBW10/1000等不同的硬度指标，不同的子试验室根据实际需要测量的项目，在测量试样前先用这种标样确认硬度计测量结果与历史数据没有发生异常变化。多个子试验室采用这种标样监测硬度计后，反映出不同硬度计存在的系统偏差，而在采用这种标样之前各个子试验室采用不同标称值的标样，难以利用日常的监测数据分析评估系统偏差。
1.2拉伸标样的应用情况和效果
冷轧板无时效拉伸标样自2004年1月投入使用，2009年获得了国家标样证书（国家标准样品编号和批号：GSB03―2526―2009），宝钢厂内5个做拉伸项目的子试验室每月测量比对1次。连续10多年多个试验室每月测量屈服强度、抗拉强度和均匀延伸率趋势如图2所示：这种拉伸标样没有时效性，屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、均匀延伸率Agt、断后伸长率A、r值（塑性应变比）、n值（应变硬化指数）等指标不会随着年份发生规律性的上升或下降。拉伸试验是最常用也是最重要的力学试验方法。虽然对于拉伸机测力系统、引伸仪和测量试样横截面积的量具有直接校验方法，由于拉伸试验的测量结果受拉伸试验的控制方式、速率、试样对中精度、试验机软件等多种因素影响，直接计量都合格的拉伸机测量屈服强度、r值的结果常会存在显著差异。这种现象显示在出现这种矛盾的结果时，需要借助拉伸标样验证相应的拉伸机整机系统测量结果的准确性。自从宝钢检化验中心多个子试验室每月进行拉伸比对工作并结合各子试验室每天采用控样进行监控测量后，有效提高了拉伸试验结果的可靠性。也多次发现了参加比对子试验室测量出现的异常偏差并查明了原因。另一方面，拉伸标样也是查明拉伸试验质量异议中哪个试验室测量结果偏差大的有效工具。近几年为了验证GB/T228.1―2010中存在的问题，采用无时效拉伸标样和有上下屈服点的拉伸标样进行各种验证试验，发现了欧盟资助的TEN-STAND研究报告和GB/T228.1―2010标准及实施该标准的指南、对该标准进行解读的文章等材料中存在诸多错误[9-11]。为了监测大吨位的拉伸机，借鉴冷轧无时效拉伸标样的方法，宝钢检化验中心采用与无时效冷轧拉伸标样相同的材料制作了无时效的热轧拉伸标样。这种标样除了不测量r值外，可以提供屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率、断后伸长率、n值（应变硬化指数）等指标。用这种标样可以监测大吨位拉伸机的长期稳定性，也可在发生质量异议时用来验证相关拉伸机测量结果的偏差程度。
1.3V形缺口冲击标样的应用情况
宝钢检化验中心自20世纪90年代开始研制V形缺口冲击标样用于监测不同冲击机测量结果系统偏差。2000年中国试验室国家认可委员会金属专业能力验证工作组筹划开展中国首次冲击试验能力验证工作，调查了解到中国批量制作V形缺口冲击标样的只有宝钢检化验中心，故决定采用宝钢检化验中心提供的两种能量等级的V形缺口冲击标样开展第1次冲击试验能力验证。根据能力验证的数据[12]分析发现，按照ISO148―2（等同GB/T3808）中规定的与标称值偏差超出10%判断为不合格，无论以中位数还是平均值作为标称值（相对真值），都有将近1/3的校验结果不合格，以中位值为标称值，90组数据中27组不合格；以平均值为标称值，90组数据中有29组不合格。对比第2次冲击试验能力验证的数据（216组校验数据只有1组不合格）[13]，第1次中国冲击试验能力验证的不合格率比第2次中国冲击试验能力验证不合格率高出几十倍。对比结果显示出V形缺口冲击标样与“弧形缺口”冲击标样校验冲击机的有效性存在显著性差异，文献[14]也表明了“弧形缺口”冲击标样不能反映冲击机刚度和对中性等方面存在的问题，同一台冲击机用NIST标样校验严重不合格而用“弧形缺口”冲击标样校验却得出“很好”（偏差小于2%）的错误结论。2000年中国第1次夏比冲击能力验证所用的V形缺口冲击标样虽然可以有效反映冲击机的测量偏差，但是存在轻微时效的缺陷。为了解决冲击标样轻微时效的缺陷，宝钢检化验中心2006年用与热轧无时效拉伸标样相同的材料制作无时效V形缺口冲击标样，分析2007至2014年的测量数据，证明用这种材料制作的V形缺口冲击标样确实没有时效的倾向。
2分析与讨论
力学试验是破坏性试验，如何监测力学试验设备整机系统的长期稳定性是困扰力学试验室的一个难题。研制系列无时效力学标样，尤其是制作出大批量有相同标称值的无时效力学标样，为破解此难题提供了一个有效工具。校验1台设备采用1种标样是否能反映设备的状况也是长期存在争论的问题。如果按照与实测试样相似性的角度去看，因为实际测量的试样千差万别，1种标样似乎不够。但是需要多少种标样，依据什么理论或数据来判断等问题都难以给出有说服力的回答。如果不是按照与实测试样相似性的角度去看，而从监测力学试验设备整机测量系统影响测量结果的相关因素思考，可以得出合理的结论。以校验硬度计为例，影响硬度计测量结果的有硬度计砧座、载荷、压头、压痕尺寸测量系统、保荷时间及加载与卸载速率、计算和显示软件诸因素，用一种合适的标准硬度块能够反映测量过程中涉及到的各种因素。过去拉伸机测量不同载荷范围不是用同一个传感器而是用不同的砝码，如果说这种拉伸机需要采用不同的标样校验似乎有道理；现在拉伸机不同载荷采用同一个传感器，这种设备在一种设定载荷下能正确测控载荷而在另一种设定载荷下不能正确测控载荷的可能性很小，从工业试验室实际应用的角度看采用一种标样监测设备长期稳定性基本能满足实际需要。按照现行标准的要求，冲击机应该采用2个能量等级或3个能量等级的V形缺口冲击标样校验，但是从文献[14]报道的实测数据看，高能量和超高能量V形缺口冲击标样校验严重不合格的冲击机，测低能量V形缺口冲击标样却没发现问题，由此看来似乎没必要采用低能量V形缺口冲击标样校验（过去冲击机采用指针显示结果，测量分辨力低，可能需要校验低能量以验证分辨力；现在冲击机采用角度传感器分辨力大幅度提高，能够保证冲击机的分辨力）；从文献[6]报道的两种能量等级V形缺口冲击标样测量结果的相关性看，高能量和超高能量两种V形缺口冲击标样校验结果基本一致，采用一种高能量或超高能量等级的V形缺口冲击标样校验，应该能够基本反映冲击机的问题，也就是说采用一种高能量或超高能量的V形缺口冲击标样校验冲击机是经济有效的方法。目前涉及力学标样的标准，如洛氏硬度标样、维氏硬度标样、布氏硬度标样和V形缺口冲击标样的标准都强调标样定值的溯源性。专业校验机构用来对测量设备进行间接校验的标样，溯源性确实是至关重要的；而一般工业试验室每年都会请专业计量机构对测量设备进行一次校验保证溯源性，除此之外，试验室如果能够用有相同标称值无时效的力学标样监测设备的长期稳定性，即使这种无时效标样定值过程没有严格符合有证标样定值溯源性的要求，实际上只要监测时间内包含了至少1次专业计量机构的保证溯源性的校验，设备状态的长期稳定性也就间接地保证了设备的溯源性。采用大批量制作的并有相同标称值的无时效力学标样，不仅便于监测设备长期稳定性，还便于测算不同设备的系统偏差，尤其有利于测算大量设备的系统偏差并监测它们的长期稳定性。
3结语
硬度测量范文5
【关键词】CCD；二值化；非接触测量；硬币检测
0 引言
硬币在回收过程中需要将不同面值混合在一起的硬币，按照面值进行分拣，分拣的方法有多种，直径差异大一些的硬币可以用简单的机械装置加以分离，直径差别很小的一些硬币，无法用简单的机械装置分离。线阵CCD非接触测量技术的出现为检测滚动过程中硬币的微小直径差成为可能，为硬币的分拣提供有效的依据。
1 CCD图像传感器
CCD器件于1970年在贝尔实验室诞生，随着半导体微电子技术的迅速发展，CCD传感器的集成度、分辨率、几何精度和灵敏度不断提高，工作频率范围明显增强，高速工作CCD可以满足高速运动物体的图像采集，并以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、重量轻、低功耗、抗冲击、耐振动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用，寿命长、图像畸变小、无残像、可以长时间工作于恶劣环境、便于进行各种数字化处理和与各种计算机、微处理器连接等优点，在图像采集、实时监控和非接触测量等方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之一。
CCD是一种电荷耦合器件（Charge Coupled Device），CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel），每一个像素相当于一个微小的光电池，也称为感光单元。
线阵CCD器件其感光单元按照一维线状排列，在驱动电路的驱动下，感光单元按时间顺序，将强弱变化的光信号转换为电平变化的视频信号。每行视频信号的幅度代表了被测目标的光学图像在一行扫描线上亮度的分布。
2 视频信号的二值化处理
视频信号的采集也分为两种，一种是将视频信号经过AD变换，转换为有灰度等级变化的视频数字，供计算机处理。另一种将视频信号经过二值化处理电路转化，每一点像素转换为0和1表示的黑白亮度数据，供微处理器处理。二值化处理方法常用的有固定阈值法、浮动阈值法和微分法三种。在外界光强固定的情况下采用电压阈值比较方法按照实际情况调整好比较阈值是一种最常用的简便处理方法。在二值化处理电路设计中将CCD输出的视频信号送入电压比较器的同相输入端，比较器的反响输入端加可调电位器就构成了固定阈值二值化转换电路，调整电位器可以调整二值化切割电平的阈值。二值化变换方法具有变换电路简单、数据量小，数据处理简单等特点。广泛应用在各个非接触测量领域。
3 硬币直径的非接触测量
非接触测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。CCD非接触测量是将被测物体通过镜头投影的CCD感光元上，通过计量物体成像范围内感光元的数量来测量物体的几何尺寸。
在硬币分拣处理过程中，用一种机械装置将不同直径的硬币依次送到一个向下倾斜的导轨上，硬币在重力作用下沿着导轨侧壁向下滚动，为了将不同直径的硬币分拣处理，需要测量出硬币的直径，而这种测量必须在硬币滚动过程中非接触测量。在导轨侧壁开一个透光缝隙，平行光源通过透光缝隙照射到CCD感光单元阵列上，当硬币在导轨滚动下滑经过缝隙时，遮挡照射到CCD感光单元的光线，遮挡光线的硬币通过镜头在CCD上成像，通过计数CCD被遮挡的感光元数量，即可计算出硬币的直径。分拣执行机构按照硬币的直径将不同直径的硬币依次分拣到各个仓中。
东芝公司CCD器件TCD132D主要参数：
CCD元数像：1024位
像元尺寸：14um*14um
光敏元总长度：14.3mm
在实际测量过程中通过调整物距和像距将最大量程刚好成像在线阵CCD全部有效感光元上。
测量分辨率=最大量程（mm）/1024
4 结束语
实践证明CCD二值化非接触测量在硬币分拣过程中，能够很好的检测出滚动中硬币的直径尺寸，为下一步的硬币分拣提供了有效依据。二值化处理方案具有电路简单、数据量小的采集处理速度快等特点，非常适合应用于非接触测量的各个领域。
【参考文献】
[1]东芝公司TCD132D器件手册[S].
硬度测量范文6
关键词：声触诊组织量化技术；无创性；肝硬化
肝硬化是一种严重而不可逆转的肝脏疾病，是临床上较常见的疾病，其发病率高，并发症严重，严重威胁患者生命。及早诊断肝硬化，判断肝硬化病情的严重程度及发展趋势，对延缓患者并发症的发生以及进行针对性地治疗是十分重要的[1]。肝脏病理组织学检查是诊断、分类及预后判定肝纤维化和肝硬化的"金标准"，但存在一定风险，且难以重复进行[2]。因此准确评价早期肝硬化的无创检查手段，对临床工作及患者都有着极其重要的意义。本研究旨在利用声触诊组织量化技术对肝硬化患者进行检查，并与并病理检测结果进行对照研究，以探讨声触诊组织量化技术在无创诊断肝硬化中的应用价值。
1资料与方法
1.1一般资料 选取2013年4月～2014年4月我院收治的98例慢性肝炎患者，其诊断标准均符合2000年《病毒性肝炎防治方案》中的肝硬化诊断标 准[3]，将其作为肝硬化组，其中男68例，女30例，年龄34～75岁，平均年龄为（49.50±5.45）岁，其中乙肝肝硬化54例，丙肝肝硬化21例，酒精性肝硬化13例，隐形肝硬化7例，AIH导致肝硬化3例。依据Child-Pugh分级，将病例分为肝硬化A级、B级和C级，病例数分别为32例，37例和29例。选取同期来我院进行体检的90例健康者作为对照组，男69例，女21例，年龄18～65岁，平均年龄（41.95±4.65）岁；并选取同期我院112例慢性肝炎患者（肝组织病理活检肝纤维化S0-S4期）作为肝纤维化组，男81例，女31例，年龄29～73岁，平均年龄（45.85±9.50）岁。
1.2方法 肝硬化组以及肝纤维化组的所有患者均行肝组织病理活检。对照组、肝硬化组和肝纤维化组均依次使用声触诊组织量化技术（VTQ技术）对肝脏进行检测，检测部位包括肝左外叶下段，右前叶下段、右后叶下段以及肝右前叶肝包膜。由同一名有经验的超声医师检测，得出弹性量化值。
VTQ技术检测：应用西门子Siemens S2000超声诊断仪，4C1凸阵探头，频率1.5～4.0 MHz，配备ARFI及VTQ技术。受试者仰卧位，探头涂抹耦合剂后，贴近剑突下腹壁，进行肝左叶检测；通过肋间隙对肝右叶进行检测，保持探头与扫查部位垂直固定，避开肝内大血管及胆管，检测肝包膜，在距包膜3～4 cm处对肝右叶进行检测，由同一位经验丰富的超声医师进行VTQ检测，每个数据测量5次取其平均值。
1.3统计学处理 采用SPSS 17.0统计软件，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，计量资料的组间比较采用t检验，不同肝硬化分级的多组间VTQ测值比较采用非参数秩和检验，相关性采用Spearman秩相关分析。P
2结果
2.1两种检查方法肝纤维化诊断结果与病理级别间的相关性，见表1。
由表1可看出，肝硬化组患者的VTQ测值明显高于对照组和肝纤维化组（P
肝脏不同部位和肝硬化分级VTQ测值的方差分析结果：A级、B级及C级之间的VTQ测值差异有显著性（P0.05）；肝右前叶、肝右后叶和肝左叶三组的VTQ测值与肝包膜测值比较均有显著性差异（P
肝硬化VTQ测值随着慢性肝病患者病情加重而升高。对肝硬化组进行Spearman 等级相关分析，肝右前叶、右后叶、左叶以及肝包膜的相关系r分别为0.99、0.095、090及0.93。其结果显示肝硬化分级与VTQ测值呈正相关（P=0.0000）。
2.2 VTQ诊断肝硬化与病理诊断结果比较，见表2。
由表2可看出，VTQ的敏感度的及特异度分别为91.76%及69.23%。
3讨论
肝硬化是一种以肝组织弥漫性纤维化、假小叶和再生结节形成为特征的慢性肝病。肝细胞癌则多发生在肝硬化背景下。目前认为，肝纤维化及早期肝硬化是可逆转的[4]，早期诊断治疗可避免患者发展为肝硬化、肝癌。目前肝纤维化及早期肝硬化的非创伤性诊断尚无统一标准，故寻找一种准确、方便、非创伤的诊断方法尤为重要。
肝活检目前仍是确诊肝纤维化程度和早期肝硬化的金标准，但其属于有创检查，潜在风险及并发症，不易被患者接受，不宜作为常规诊断方法。故探索敏感、可靠的无创伤性诊断方法成为临床医生及患者的迫切需求。超声检查是诊断多脏器疾病常用的无创检查方法之一[5]。随着彩色多普勒超声的广泛应用，肝硬化的诊断已较容易。声触诊组织量化（VTQ）技术是近年来发展起来的基于ARFI原理的超声新技术，能够通过定量测量脏器的剪切波速度来反映肝硬度，且自主选定感兴趣区，均有操作方简便、实时性及多选择性等优点[6]，对肥胖，肋间隙狭窄难以实行瞬时弹性成像检查者有其独特的优势[7]。
本研究结果显示，由表1可看出，肝硬化组患者的VTQ测值明显高于对照组和肝纤维化组（P
肝脏不同部位和肝硬化分级VTQ测值的方差分析结果：A级、B级及C级之间的VTQ测值差异有显著性（P
参考文献：
[1]梁宁，韩涛，刘芳，等.慢性肝病患者脾硬度值与肝硬度值的相关分析[J].山东医药，2012，52（45）：4-8.
[2]张纯林，罗福成，童清平，等.声触诊组织量化技术评估早期肝硬化的诊断价值[J].中国超声医学杂志，2012，28（7）：626-628.
[3]中华医学会传染病与寄生虫病分会、肝脏病分会.病毒性肝炎防治方案[J].中华传染病杂志，2001，19（1）：56-61.
[4]钟志方，崔建华，王兴田，等.声触诊组织量化技术对肝局灶性小病变定性诊断价值的初步研究[J].中华超声影像学杂志，2013，22（1）：34-37.
[5]沈文，丁红，马姣姣，等.声触诊组织量化技术测量肝硬度的可重复性研究[J].中国临床医学，2013，20（6）：838-840.
