如何测万能材料试验机的灵敏度

万能材料试验机的灵敏度是指其检测微小变化（如力、位移）的能力。测量其灵敏度是一个需要精密操作的过程，以下是如何测量万能材料试验机灵敏度的主要步骤和方法：

1.明确“灵敏度"的定义：

力灵敏度：检测微小力变化的能力（单位：N或kN）。

位移灵敏度：检测微小长度/位移变化的能力（单位：mm或μm）。

系统综合灵敏度：在特定量程下，能够稳定、可靠检测到的最小输入信号变化（例如，能稳定分辨出0.01N的力变化或0.001mm的位移变化）。

2.测量力灵敏度：

原理：使用已知的、非常小的标准增量力，观察试验机力传感器输出信号的变化。

方法：

高精度砝码/标准测力仪：

选择试验机最小量程（如1kN,100N,10N甚至更小）。

在试验机处于“力控"模式但未加载状态下（或使用夹具模拟加载状态），清零力值。

使用一组经过精密标定的、质量非常小的砝码（例如1g,2g,5g,10g）或一个能产生微小增量力的高精度标准测力仪（如杠杆式或应变式微力传感器）。

将这些微小砝码极其轻柔、平稳地加到试验机下夹具或专门设计的加载平台上（避免冲击）。或者使用标准测力仪施加微小增量力。

记录每次加载微小增量后，试验机力值显示或数据采集系统的读数变化。

灵敏度计算：观察试验机是否能稳定、重复地检测到这些微小的力增量。如果能稳定分辨的最小增量力是ΔF(例如0.01N)，那么在此量程下的力灵敏度就是ΔF。注意分辨率和噪声水平（波动范围）会直接影响实际可用的灵敏度。

使用试验机自身加载：(适用于高精度试验机)

在最小量程下，设置一个非常慢的加载速率（如0.01mm/min或更慢）。

让横梁移动极小的位移（例如0.001mm），记录对应的力值变化ΔF。

这个ΔF反映了在特定加载条件下系统对微小位移引起的力变化的响应能力，间接体现了力传感器的灵敏度（需要结合位移测量精度）。

关键点：消除环境振动、气流干扰；确保加载平稳无冲击；多次重复取平均值；关注系统噪声水平（读数波动范围应远小于目标灵敏度）。

3.测量位移灵敏度：

原理：使用已知的、非常小的标准位移量，观察试验机位移传感器（通常是光栅尺或编码器）输出信号的变化。

方法：

高精度块规/激光干涉仪：

将一块或多块经过精密标定的高精度块规（如0.5mm,0.1mm,0.01mm等级）放置在试验机上下夹具之间（或专用支架上）。

小心地闭合夹具夹住块规（注意避免过紧导致变形或损坏块规）。

记录试验机显示的位移值L1。

极其平稳、小心地增加一块更小的块规（例如0.001mm），或者更换成尺寸相差微小ΔL(例如0.001mm)的块规。

再次记录位移值L2。

灵敏度计算：位移变化量ΔL_measured=|L2-L1|。如果ΔL_measured能稳定、可靠地等于或接近实际添加的微小位移ΔL(例如0.001mm)，那么在此量程下的位移灵敏度就是ΔL。同样，分辨率（最小显示单位）和噪声水平是限制因素。

使用激光干涉仪：(高精度标准)

将激光干涉仪的反射镜安装在活动横梁上，干涉仪本体安装在固定横梁上。

以非常缓慢、稳定的速度（如0.01mm/min）移动横梁一个微小的距离（例如0.001mm）。

同时记录激光干涉仪测量的真实位移ΔL_true和试验机自身位移传感器测量的位移ΔL_machine。

比较ΔL_machine与ΔL_true。试验机位移传感器能稳定、准确分辨的最小位移变化ΔL_machine就是其位移灵敏度（需要激光干涉仪本身的精度远高于目标灵敏度）。

关键点：确保块规或激光干涉仪安装稳固、对中；消除机械间隙（背隙）影响；控制温度变化；多次重复测量。

4.测量系统综合灵敏度（间接）：

空载稳定性测试：

设置试验机在最小力/位移量程下。

不施加任何外部载荷，让横梁保持静止。

长时间（如1-5分钟）记录力值和位移值（采样频率设置高一些）。

分析记录的力信号和位移信号的峰峰值波动范围(Peak-to-Peak)或均方根噪声(RMSNoise)。

这个波动范围就是系统在该量程下实际可用的灵敏度下限。任何小于这个噪声幅度的信号变化都难以被可靠检测。例如，力信号峰峰值波动为0.005N，那么实际力灵敏度至少是0.005N。

低载荷下的重复性测试：

在最小量程下，对标准试样（如细金属丝、微小弹簧）或标准测力仪施加一个非常小的恒定载荷（如0.1%FS）。

重复加载-卸载多次（如10次）。

计算该小载荷测量结果的重复性（标准差）。较小的标准差表明系统在低载荷下具有良好的稳定性和灵敏度。