Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 10599-2:2014 quy định quy trình hiệu chuẩn dùng cho dụng cụ đo của DCD. Phương pháp phân tích kết quả cũng được mô tả, dẫn đến một dải tần số thử ở đó dụng cụ đo có hiệu lực cho sử dụng với các DCD phù hợp với TCVN 10599-1 (ISO 4965-1).
TCVN 10599-2:2014 ISO 4965-2:2012 VẬT LIỆU KIM LOẠI - HIỆU CHUẨN LỰC ĐỘNG CHO THỬ NGHIỆM MỎI MỘT TRỤC PHẦN 2: DỤNG CỤ ĐO CỦA CƠ CẤU HIỆU CHUẨN ĐỘNG LỰC HỌC (DCD) Metallic materials - Dynamic force calibration for uniaxial fatigue testing - Part 2: Dynamic calibration device (DCD) instrumentation Lời nói đầu TCVN 10599-2:2014 hồn tồn tương đương ISO 4965-2:2012 TCVN 10599-2:2014 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 164, Thử lý kim loại biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Bộ tiêu chuẩn TCVN 10599 (ISO 4965), Vật liệu kim loại - Hiệu chuẩn lực động cho thử nghiệm mỏi trục gồm phần sau: - Phần 1: Hệ thống thử nghiệm; - Phần 2: Dụng cụ đo cấu hiệu chuẩn động lực học (DCD) Lời giới thiệu Trong thử nghiệm động lực học, lực tác động lên mẫu thử khác lực hệ thống thử nghiệm báo cách đáng kể Sai số động lực học lực quán tính tác động vào chuyển đổi lực sai số động lực học thiết bị điện tử hệ thống báo lực Lực quán tính làm cân khối lượng kẹp chặt (được đặt chuyển đổi lực mẫu thử) nhân với gia tốc cục khối lượng này, phụ thuộc vào: a) biên độ chuyển động, b) tần số chuyển động, c) khối lượng kẹp chặt Biên độ chuyển động phụ thuộc vào lực tác dụng kết cấu khí hệ thống thử nghiệm, bao gồm biến dạng đàn hồi hệ truyền lực, mẫu thử, khung chịu lực giá lắp ráp TCVN10599-1 (ISO 4965-1) mô tả hai phương pháp xác định đặc tính hệ thống thử nghiệm Cả hai phương pháp yêu cầu dụng cụ đo DCD hiệu chuẩn trước phù hợp với tiêu chuẩn VẬT LIỆU KIM LOẠI - HIỆU CHUẨN LỰC ĐỘNG CHO THỬ NGHIỆM MỎI MỘT TRỤC PHẦN 2: DỤNG CỤ ĐO CỦA CƠ CẤU HIỆU CHUẨN ĐỘNG LỰC HỌC (DCD) Metallic materials - Dynamic force calibration for uniaxial fatigue testing - Part 2: Dynamic calibration device (DCD) instrumentation Phạm vi áp dụng Để hiệu chuẩn động lực học hệ thống thử nghiệm trục, cần phải đo lực tác dụng lên mẫu thử với mức xác cho - yêu cầu cấu hiệu chuẩn động lực học (DCD) thực thay cho mẫu thử phương pháp hiệu chuẩn mô tả TCVN 10599-1 (ISO 4965-1) Tiêu chuẩn quy định quy trình hiệu chuẩn dùng cho dụng cụ đo DCD Phương pháp phân tích kết mô tả, dẫn đến dải tần số thử dụng cụ đo có hiệu lực cho sử dụng với DCD phù hợp với TCVN 10599-1 (ISO 4965-1) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn sử dụng thuật ngữ định nghĩa sau 2.1 Cơ cấu hiệu chuẩn động lực học (dynamic calibration device, DCD) Mẫu thử chép cấu thử 2.2 Điện áp kích thích DCD (DCD energising voltage, VE) Điện áp chiều (DC) để kích thích cầu đo biến dạng DCD CHÚ THÍCH: Điện áp kích thích DCD biểu thị Vôn 2.3 Dụng cụ đo DCD (DCD instrumentation) Dụng cụ đo sử dụng kết hợp với DCD, bao gồm phận điện tử hiển thị, xử lý tín hiệu đầu cầu đo biến dạng CHÚ THÍCH: Dụng cụ đo DCD cung cấp điện áp kích thích cho DCD - hiển thị tín hiệu DCD tỷ số mV/V 2.4 Chuẩn điện áp động lực học (dynamic voltage reference standard) Dụng cụ có khả tạo sóng điện áp hình sin riêng (có độ lớn tỷ lệ với điện áp kích thích thực danh nghĩa DCD) điện áp chiều (DC) CHÚ THÍCH 1: Chuẩn điện áp động lực học hai chi tiết riêng biệt thiết bị, tạo điện áp chiều tạo sóng hình sin CHÚ THÍCH 2: Xem tài liệu tham khảo [1], [2], [3] 2.5 Giá trị điện áp đỉnh (peak voltagge value) Giá trị lớn điện áp chứa sóng hình sin tạo đo 2.6 Giá trị điện áp đáy (valley voltage value) Giá trị nhỏ điện áp chứa sóng hình sin tạo đo Nguyên lý Tạo điện áp chiều chuẩn điện áp động lực học Xác định độ chênh lệch giá trị đo dụng cụ DCD hiển thị giá trị chuẩn điện áp động lực học tạo Theo cách tương tự, tạo sóng hình sin chuẩn điện áp động lực học dải từ tần số DC tới tần số thử lớn với biên độ độ dịch tần thay đổi So sánh giá trị điện áp đỉnh đáy hiển thị dụng cụ đo DCD với giá trị tạo chuẩn điện áp động lực học Để mô điều kiện phòng thử nghiệm, lặp lại hiệu chuẩn hình sin với lượng độ méo sóng hài hết để bảo đảm dụng cụ đo DCD có khả đo cách xác giá trị điện áp đỉnh điện áp đáy Yêu cầu chung 4.1 Nhiệt độ Phải thực hiệu chuẩn dụng cụ đo DCD phạm vi nhiệt độ từ 18 oC đến 28oC với nhiệt độ thực báo cáo 4.2 Dụng cụ đo DCD Dụng cụ đo DCD đọc hiển thị tín hiệu DCD Khi điện áp kích thích chiều DCD (VE) dụng cụ đo DCD cung cấp, tín hiệu giá trị mV/V điện áp nguồn bên cung cấp tín hiệu đơn giản giá trị mV (có thể chuyển đổi thành giá trị mV/V cách chia cho điện áp kích thích từ bên ngồi) Khi tín hiệu DCD thay đổi theo dạng hình sin (do bị tác động lực động), dụng cụ đo phải biểu thị giá trị đỉnh đáy tín hiệu Độ phân giải dụng cụ đo DCD không lớn 0,0001 mV/V (tương đương với 0,0001 V E mV) 4.3 Chuẩn điện áp động lực học Chuẩn điện áp động lực học tạo mức điện áp DC sóng điện áp hình sin (được quy định dạng biên độ, tần số dịch chuyển DC) theo chuẩn điện áp động lực học tạo lượng độ méo sóng hài quy định bổ sung sóng điện áp phép xác định đặc tính dụng cụ đo DCD điều kiện lý tưởng Độ không đảm bảo mở rộng (ở mức độ tin cậy xấp xỉ 95%) điện áp đỉnh đáy chuẩn điện áp động lực học tạo không vượt 0,2% phạm vi điện áp (nghĩa điện áp đỉnh - điện áp đáy) Trong trường hợp dòng chiều (DC), độ khơng đảm bảo mở rộng (ở mức độ tin cậy xấp xỉ 95%) điện áp tạo không vượt V E µV (ví dụ, điện áp kích thích 10 V, chuẩn điện áp phải có khả tạo điện áp DC vi sai phạm vi từ - 20 mV đến + 20 mV, với độ khơng đảm bảo mở rộng 20 µV) Độ chênh lệch trở kháng chuẩn điện áp động lực học trở kháng DCD sử dụng với dụng cụ đo DCD TCVN 10599-1 (ISO 4965-1) không nhỏ 0,05% trở kháng vào nhỏ dụng cụ đo DCD suốt dải tần hiệu chuẩn CHÚ THÍCH: Trở kháng vào dụng cụ đo DCD giảm với việc tăng tần số, không tương hợp trở kháng vào dụng cụ đo trở kháng hệ thống kết nối với dụng cụ đo dẫn đến sai số - vậy, điều quan trọng phải sử dụng giá trị nhỏ trở kháng vào Ví dụ, dụng cụ đo DCD có trở kháng vào nhỏ 100 kΩ sử dụng với DCD có trở kháng 350 Ω trở kháng chuẩn điện áp động lực học cần nằm 350 Ω 400 Ω Chuẩn điện áp động lực học phải cấp chứng theo chuẩn đo điện quốc gia Quy trình hiệu chuẩn 5.1 Hiệu chuẩn dòng chiều (DC) Kích hoạt nối dụng cụ đo DCD chuẩn điện áp động lực học khoảng thời gian không nhỏ 30 trước hiệu chuẩn dòng chiều (DC) Sử dụng chuẩn điện áp động lực học để tạo chín điện áp chiều DC từ dải hiệu chuẩn Như ví dụ, với dải hiệu chuẩn từ - mV/V tới +2 mV/V điện áp kích thích 10 V, điện áp từ - 20 mV tới + 20 mV bước mV phải sử dụng Ghi lại đầu dụng cụ đo DCD điện áp Lặp lại trình hai tới ba giá trị chỉnh đặt Khi dụng cụ đo DCD cung cấp điện áp kích thích cho DCD, giá trị điện áp DC phải dựa điện áp thực tạo Khi điện áp kích thích DCD cung cấp từ nguồn bên ngoài, giá trị điện áp DC phải tính tốn từ giá trị danh định 5.2 Hiệu chuẩn hình sin Kích hoạt nối dụng cụ đo DCD chuẩn điện áp động lực học khoảng thời gian không nhỏ 30 trước hiệu chuẩn sóng hình sin Sử dụng chuẩn điện áp động lực học để tạo bảy dạng sóng hình sin phù hợp với Bảng dẫn Hình Khi dụng cụ đo DCD cung cấp điện áp kích thích cho DCD, biên độ độ dịch chuyển DC dạng sóng phải dựa điện áp thực tạo Khi điện áp kích thích DCD cung cấp từ nguồn bên ngoài, biên độ dạng sóng độ dịch chuyển DC phải tính tốn từ giá trị danh định Đối với dạng sóng, thay đổi tần số dải xem xét ba tần số riêng biệt, ghi lại giá trị đỉnh đáy tín hiệu dụng cụ đo DCD Bảng - Các dạng sóng hiệu chuẩn hình sin Dạng sóng Độ dịch chuyển DC Biên độ - 1,5 mV/V 0,5 mV/V - 1,0 mV/V 1,0 mV/V - 0,5 mV/V 1,5 mV/V 0,0 mV/V 2,0 mV/V + 0,5 mV/V 1,5 mV/V + 1,0 mV/V 1,0 mV/V + 1,5 mV/V 0,5 mV/V CHÚ DẪN: x Thời gian y Tín hiệu chuẩn động lực học, tính mV/V Hình - Các dạng sóng hiệu chuẩn hình sin Lặp lại hiệu chuẩn sóng hình sin quy định với độ méo sóng hài cố định 0,125 % ± 0,010 % bổ sung vào dạng sóng tạo (xem Phụ lục A) Lặp lại q trình tạo hai số đọc Tính tốn kết Tính tốn kết quy định 6.1 đến 6.2 6.1 Kết hiệu chuẩn DC Các kết hiệu chuẩn dòng chiều (DC) chín điện áp DC tác dụng (xem 5.1) phải xác định tính tốn độ chênh lệch giá trị hiển thị dụng cụ đo DCD giá trị tạo chuẩn điện áp động lực học cho ba số đọc Nếu độ chênh lệch vượt giá trị 0,01 mV/V (tương đương với 0,01 VE mV) dụng cụ đo xem không đạt yêu cầu hiệu chuẩn DC 6.2 Các kết hiệu chuẩn dạng sóng hình sin Đối với dạng sóng hình sin áp dụng (xem 5.2) phải xác định kết hiệu chuẩn dạng sóng hình sin tính tốn tần số riêng biệt: - Độ chênh lệch giá trị đỉnh hiển thị dụng cụ đo DCD giá trị đỉnh tạo chuẩn điện áp động lực học; - Độ chênh lệch giá trị đáy hiển thị dụng đo DCD giá trị đáy tạo chuẩn điện áp động lực học Các độ chênh lệch phải biểu thị tỷ lệ phần trăm biên độ dạng sóng Đối với dạng sóng, dải tần số có hiệu lực quy định dải tần số hai độ chênh lệch không vượt giá trị 0,5% Hiệu chuẩn dạng sóng hình sin phải xem có hiệu lực từ DC đến tần số lớn kết từ tất bảy dạng sóng giới hạn 0,5 % Báo cáo hiệu chuẩn Báo cáo hiệu chuẩn phải có tối thiểu thông tin cho 7.1 7.2 7.1 Thông tin chung Báo cáo phải bao gồm thông tin sau: a) Dụng cụ đo DCD, bao gồm nhà sản xuất, số hiệu mẫu (model), số seri, điều chỉnh sử dụng (bao gồm điện áp kích thích, áp dụng) nhận dạng khác; b) Chuẩn điện áp động lực học, bao gồm nhà sản xuất số loạt (xem 4.3); c) Dải tần số thực hiệu chuẩn; d) Giá trị danh định điện áp kích thích, áp dụng e) Trở kháng dùng để hiệu chuẩn dụng cụ đo DCD; f) Nhiệt độ lớn nhỏ thời điểm hiệu chuẩn (xem 4.1); g) Tên tổ chức thực việc hiệu chuẩn; h) Ngày hiệu chuẩn (xem 7.3); i) Viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa TCVN 10599-2 (ISO 4965-2) 7.2 Kết hiệu chuẩn Báo cáo phải trình bày kết hiệu chuẩn sau: a) Một bảng gồm tất giá trị đo chi tiết dải tần số có hiệu lực b) Bất quan trắc nào, lời ghi khuyến nghị hiệu chuẩn động lực học 7.3 Hiệu chuẩn lại Tiêu chuẩn quy định khoảng thời gian có hiệu lực dài báo cáo không nên vượt 26 tháng Phụ lục A (Tham khảo) Lượng tần số hiệu chuẩn Việc sử dụng tổng độ méo sóng hài (THD) để quy định độ méo trở thành phổ biến nhưng, nhiên không quy định chi tiết theo liệu thời gian Các biểu đồ Hình A.1 đến A.4 giới thiệu ví dụ dạng sóng lượng tần số nên lại cho hiệu chuẩn CHÚ DẪN: x Thời gian, tính giây (s) y Lực, tính KiloNewton (kN) Hình A.1 - Ví dụ sóng hình sin 50 Hz lực (tín hiệu đo) CHÚ DẪN: x Thời gian, tính giây (s) y Lực, tính kiloNewton (kN) (phóng đại từ tín hiệu) Hình A.2 - Ví dụ chu kỳ sóng hình sin 50 Hz lực (tín hiệu đo) CHÚ DẪN: x Tần số, tính Hz y mật độ phổ lượng, tính dB/Hz Tổng độ méo sóng hài: -29,0 dB (= 0,126%) Hình A.3 - Mật độ phổ lượng tín hiệu Hình A.1 dải tần DC đến 2,5 kHz CHÚ DẪN: x Tần số, tính Hz y mật độ phổ lượng, tính dB/Hz Hình A.4 - Mật độ phổ lượng tín hiệu Hình A.1 dải tần DC đến 500 kHz Thư mục tài liệu tham khảo [1] GEORGAKOPOULOS, D., WILLIAMS, J., KNOTT, A., ESWARD, T and WRIGHT, P Dynamic characterisation of the electronic instrumentation used in the calibration of fatigue testing machines IEE Proc.-Sci Meas & Technol,., 153 (6), pp 256-259, November 2006 [2] KUMME, R.Influence of measuring amplifiers on dynamic force mrasurement Proceedings of the 13th International Conference on Force and Mass Measurement, IMEKO TC3, Helsinki, phương pháp 25-31, May 1993 [3] KUMME, R Dissertation, Technische Universität Braunschweig, 1996 (PTB - Bericht MA48), ISBN 3-89429-744-1, 170 p ... nhỏ thời điểm hiệu chuẩn (xem 4.1); g) Tên tổ chức thực việc hiệu chuẩn; h) Ngày hiệu chuẩn (xem 7.3); i) Viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa TCVN 1059 9-2 (ISO 496 5-2 ) 7.2 Kết hiệu chuẩn Báo cáo phải... Chuẩn điện áp động lực học phải cấp chứng theo chuẩn đo điện quốc gia Quy trình hiệu chuẩn 5.1 Hiệu chuẩn dòng chiều (DC) Kích hoạt nối dụng cụ đo DCD chuẩn điện áp động lực học khoảng thời gian... gian không nhỏ 30 trước hiệu chuẩn dòng chiều (DC) Sử dụng chuẩn điện áp động lực học để tạo chín điện áp chiều DC từ dải hiệu chuẩn Như ví dụ, với dải hiệu chuẩn từ - mV/V tới +2 mV/V điện áp