万能材料试验机作为材料力学性能测试的核心设备，其测量准确性直接影响实验数据的可靠性。为确保测试结果符合国际标准(如ISO 7500、ASTM E4)，需通过系统性的校准流程对力值、位移、变形及环境参数进行校正。以下从校准原理、方法、工具及注意事项等方面展开详细阐述。
一、校准核心要素与标准依据
1. 校准目标
- 力值精度：确保载荷测量误差≤±1%(满量程，FS)
- 位移精度：位移传感器示值误差≤±0.5%(FS)
- 变形精度：引伸计测量误差≤±0.2%(微应变范围)
- 环境稳定性：温度波动≤±1℃/h，湿度偏差≤10%RH
2. 标准依据
- 国际标准：ISO 3763(力值校准)、ISO 9513(硬度校准)
- 国内标准：JJG 139-2014(负荷传感器检定规程)
- 行业规范：ASTM E8/E8M(金属拉伸试验标准)
二、校准前准备与工具配置
1. 环境控制
- 实验室温度：20±2℃(基准温度23℃)
- 相对湿度：≤70%(无冷凝)
- 电磁干扰：远离大型电机/高压设备≥5m
- 振动隔离：放置于混凝土台面或减震垫上
2. 设备预热与初始化
- 开机预热≥30分钟(消除电子元件热漂移)
- 清零所有通道数据，检查限位开关灵敏度
- 清洁加载轴、夹具，涂抹防锈油(非腐蚀性)
三、力值校准：分级加载法
1. 量程划分与标准选择
- 低量程(0-20%FS)：使用E2级砝码(精度±0.005%)
- 中量程(20%-80%FS)：液压式标准测力仪(精度±0.5%)
- 高量程(80%-100%FS)：动态校准仪(冲击加载验证)
2. 校准步骤
- 直接加载法：将砝码逐级叠加至传感器，记录显示值与标准值的偏差。
- 替代法：通过标准测力仪施加载荷，比对试验机输出。
- 数据修正：建立误差补偿表，输入至控制系统(例如：10kN实际值对应9.98kN显示值时，修正系数设为1.002)。
3. 典型问题处理
- 非线性误差：若某量程段误差超差，需检查弹性体疲劳或传感器失效。
- 重复性差：排查机械间隙或液压系统泄漏。
四、位移校准：光学与机械结合
1. 传感器校验
- 光栅尺/编码器：用激光干涉仪测量实际位移，修正脉冲计数误差。
- 引伸计行程：安装千分表于夹具端，施加微小位移(0.1mm级)，对比显示值。
2. 机械回程误差消除
- 丝杠间隙补偿：正向加载至额定载荷后反向卸载，记录滞环值并输入软件修正。
- 齿轮啮合调整：使用塞尺检测齿侧间隙，确保≤0.05mm。
五、变形测量校准：引伸计为核心
1. 接触式引伸计
- 刀口间距标定：用5等标准量块(如5.00mm、10.00mm)调整刀刃间距，误差≤±0.5μm。
- 应变片线性校验：粘贴应变片于弹性梁，施加微应变(100-1000με)，对比输出电压与理论值。
2. 非接触式引伸计
- 视频引伸计：拍摄标准刻度板，通过像素-长度转换算法验证分辨率(需达1μm/像素)。
- 激光散斑法：用已知位移的散斑图校准相关性算法。
六、环境参数校准与补偿
1. 温度补偿
- 安装PT100温度传感器于试样区域，实时采集数据。
- 高温试验时，输入材料热膨胀系数至软件(例如钢的α=11.7×10⁻⁶/℃)。
2. 湿度控制
- 使用氯化锂干燥剂降低湿度，或通入干燥氮气保护试样。
