增强测试

增强测试（精选3篇）

增强测试 篇1

引言

紫外、微光像增强管正广泛应用于导弹尾焰预警、微光夜视成像和电力线监测等军用和民用领域。由于国外的技术封锁, 像增强管的研制和生产技术仍需自主发展和创新。近几年来, 随着各领域对此类产品需求量的不断增大, 高性能、长寿命、低成本和低价格已成为军用部门追求的主要目标[1]。这就要求像增强管系列产品不仅要在技术指标上继续提升, 还要在成品率和成本控制上进一步改善。因此, 提高像管的图像质量和成品率是像增强管研制领域不断努力的研究方向。

像增强管的主要工作原理是:微弱的光信息入射到阴极窗口, 穿过光阴极转换成光电子, 光电子在电子倍增器—微通道板 (MCP) 内倍增, 经近贴聚焦高压的加速轰击荧光屏, 使荧光粉发亮输出具有一定光强的可见光图像信息, 实现图像倍增[2]。因此, 像增强管的主要是由阴极窗、管壳、微通道板 (MCP) 、荧光屏组件构成。在大气的环境中, 无法对管壳、MCP、荧光屏组件的高压隔离性能, MCP和荧光屏的图像质量 (亮度增益、亮度均匀性和成像面有无瑕疵) 进行检验和筛选, 只能在多个工作日的排气、冲刷、制作阴极、铟封等工艺制成整管后, 才能发现上述问题, 极大的影响产品的研发、生产的周期和成品率, 同时, 这些组件在制成整管后发现问题已不可回收利用, 增加了研制生产的成本。为了解决上述问题, 经过多次试验和论证, 自行设计并建立了像增强管图像动态测试系统, 对管壳、MCP、荧光屏组件的高压隔离性能, MCP和荧光屏的图像质量性能进行动态真空条件下的测试, 使合格的组件后流入制整管工序, 不合格的组件回收利用。提高了成品率降低了研制成本和时间, 实现关键组件的质量控制和检测。

像增强管图像动态测试系统是为了缩短研发周期, 提高产品成品率, 结合质量管理的理念实行对关键组件的质量控制和检测而提出的, 它不仅有利于像增强管生产能力的提升, 还有利于其生产过程的质量跟踪、控制和追溯。另外, 该测试系统的使用, 除了提像增强管的质量和成品率, 降低生产成本外, 还缩短了其它在研成像器件的研发周期。

1 系统主要工作原理和结构

1.1 工作原理

像增强管图像动态测试系统结构见框图1。当无油真空机组提供的真空度达到被测工件正常工作所需值后, 系统光源组件开始工作, 光电转换部件将测试光转换为光电子, 光电子通过电子倍增器和近贴加速电场的倍增和加速轰击荧光屏, 使荧光屏发亮成像。通过系统的观察窗和图像放大采集系统, 就能实现对被测件成像均匀性、斑点等相关性能进行观察、判断直至存储;同时, 利用本系统的测试仪器, 还可定量的记录被测件的相关技术参数。实现本测试系统模拟像增强管工作的状态, 对其关键组件的图像质量和电参数等性能进行过程检测、筛选和控制目的。

1.2 结构组成

如图1所示, 本项目的主要结构由六部分组成, 它们的主要构成和功能如下:

(1) 系统无油真空机组:主要由无油真空机组、高真空阀等组成, 其主要功能是为系统测试工作提供快速、稳定的真空环境;

(2) 系统测试主体:主要由密封的真空腔体、输入光窗、观察光窗、多工位旋转工件盘、光电转换器和电子倍增器、高压电源接入组件等组成, 是系统工作的主体;

(3) 系统光源组件:主要由测试光源、光阀、光源散热组件等组成, 其主要功能是提供可控、稳定、均匀的测试光源, 以满足测试要求;

(4) 测试信息采集系统:主要由显微镜、多方位调节支架、图像采集系统等组成, 其主要功能是放大、采集、传输被测图像部件的性能, 真实完整地反应测试过程和测试结果;

(5) 测试信息记录系统:主要由PC机、显示屏组成, 其主要功能是对采集的图像测试信息进行实时观察、存储、记录, 以便于测试人员对测试过程和结果进行的判断和管理;

(6) 系统控制电源和测试仪器:主要由系统控制电源、真空泵组电源、高低压测试电源和测试仪器等组成, 为系统正常运行和完成测试所需的供电提供控制和保证。同时, 利用像管测试仪器可以有效获取被测件的相关性能的技术参数。

2 系统设计的创新点

2.1 结构和功能的创新设计

在动态真空下像增强管生产和研制中所涉及的关键部件 (电子倍增器、荧光屏组件、管壳组件等) 进行亮度增益、自激点、电子增益、成像均匀性、亮点、暗点和斑点等性能的测试, 是为了缩短研发周期, 提高产品成品率, 结合质量管理的理念实行对关键组件的质量控制和检测而提出的, 这样的测试系统从结构设计到功能实现均是创新。我们依靠多年淀积的技术基础和经验, 在进行了大量可行性和专题模拟试验的基础上, 并开展了多次方案论证和评审, 历时半年才确定了该了像管动态测试系统整体结构的设计方案。在部件制备、整机装配、联机调试等阶段, 针对部分关键难点进行合作攻关, 并进行了多次的调整和改进, 最终研发出了满足设计和使用要求的像增强管图像测试系统。该系统融合了真空获得、真空密封、光电转换、电子光学技术、光学测量、机械传动、计算机图像采集等多科学技术, 具有较高的技术水平。

2.2 光电转换器和电子倍增器的创新设计

该系统根据设计要求, 需提供均匀可调的测试用电子源。因此, 在本设计采用了可反复暴露大气的新型光电转换部件。解决了普通光电转换器件必须气密封的难题。采用调节倍增电压的电子倍增器, 实现了对光电子的可控放大。另外, 型结构的光电转换器和电子倍增器的组合设计, 不仅能对不同探测光谱的像增强管进行国策过程测试。还可以对同一像管中不同组件的不同性能进行测试。

2.3 移动触点式高压连接的创新设计

在该测试系统腔体中, 高压电源接入组件采用了移动触点式连接设计。当测试腔体的真空度达到要求, 可进行各工位的依次测试。当某个被测工件转入测试区, 触点式测试高压在工件转动自动时接入;当被测工件转出测试区后, 工件的测试高压自动断开, 这样的设计不仅实现了测试区每次只测一只工件的目的。还可使每只被测工件的测试条件相同, 结果准确;同时, 又可保证在测试区以外的被测工件和系统腔体的高压绝缘。

2.4 系统光源组件的创新设计

在该测试系统的光源组件中, 采用带有散热功能的避光结构, 有利于光源的稳定工作;利用光学技术, 使点光源转化为相对均匀的平行光, 降低光源强度不均匀对测试结果的影响;采用避光式移动光阀结构控制测试光源的输出, 避免了频繁开启测试光源导致光源光照强度随之变化的弊端。

2.5 图像采集系统的新颖设计

本系统的图像放大和采集系统, 可将测试结果在计算机显示屏上进行动态观察, 同时还可利用计算机进行记录和存储。

2.6 可控锁定式旋转工件盘的新颖设计

像管动态测试系统设计了可控锁定式的旋转工件盘使其转动可根据测试需要进行锁定。以保证被测工件在测试时不移动, 不影响测试结果, 避免操作人员误操作。

3 解决的关键技术

(1) 系统的结构设计与制造工艺设计;

(2) 新光电转换器与电子倍增器组合结构设计技术;

(3) 移动触点式高压连接组件的结构设计与研制技术;

(4) 旋转工件盘的动态密封技术;

(5) 系统光源组件的设计与研制技术;

(6) 避光式移动光阀的研制;

(7) 旋转工件盘的可控锁定技术。

4 经济效益与应用前景

像增强管动态测试系统是一台多工位多功能的新型像增强管图像性能动态测试系统。除了多工位 (即工位数为8) 多功能 (即指其既具有较高的测试效率, 又可对X射线、紫外、红外、可见光、等多种光谱成像器件中电子倍增器、荧光屏等关键组件的电子增益、亮度增益、分辨率、成像均匀性、亮点、暗点、斑点和自激发点进行检测) 。之外, 该系统还带有先进的图像放大和信息采集系统, 测试结果即可实时观察还可进行存储, 不仅有利于像增强管生产能力的提升, 还有利于其生产过程的质量跟踪、控制和追溯。另外, 该测试系统的使用, 除了提高生产产品的质量和成品率, 降低生产成本 (过程测试不合格的价值较高的荧光屏组件可回收利用) 外, 还缩短了其它在研成像器件的研发周期, 提高了研制水平, 有很好的经济效益。除了像增强管领域外, 该系统还可用于微通道板等相关生产厂家进行产品的动态图像质量的检测, 具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]徐江涛, 张兴社.微光像增强器的最新发展动向[J].应用光学.2005.26 (2) :21-23.

[2]周立伟.光电子成像:走向新的世纪[J].北京理工大学学报.2002.22 (1) :1-12.

增强测试 篇2

1 GNSS网络增强服务系统

1.1 系统架构

GNSS网络综合服务系统的组成部分及网络通讯架构如图1(a)所示,其基本工作流程:参考站通过专用网络并遵循Ntrip或TCP/IP协议将采集的数据传输至数据中心;数据中心对各种数据融合处理,生成各种满足不同需要的数据产品;针对不同需求用户通过无线网络或Internet从数据中心实时或事后下载数据产品。系统主要组成部分:

(1)参考站。其是由均匀分布于某一区域的3个以上参考站组成,每个参考站的设备主要包括CORS专用GNSS接收机、扼流圈天线、UPS、路由器、避雷设施等。CORS专用GNSS接收机能够接收GPS、GLONASS信号,并兼顾北斗二代的民用功能,采用嵌入式Linux系统,遵循FTP、TCP/IP、Ntrip等协议,具有基于Web的远程管理、远程数据传输、短信/邮件提醒的自动监控等功能,真正实现无人值守的自动一体化办公。

(2)数据控制中心。其是系统的“心脏”,对参考站数据进行融合处理为用户提供不同需求的数据产品,其硬件主要包括交换机、数据转发服务器、计算软件服务器、数据Web服务器、防火墙、显示器。软件主要有数据库管理软件、计算软件、Web服务软件、NtripCaster、操作系统等。其中,NtripCaster软件能够统一收集所有参考站的观测数据并且能够同时转发给多个用户;数据库管理软件是对用户信息、参考站信息及网络空间关系、二进制格式和Rinex格式的观测数据、播发给用户的差分数据进行统一存储和管理;计算软件为自主开发的基于VRS技术的GNSS网络差分软件,通过参考站间基线模糊度解算、大气误差估计、VRS技术等关键技术向用户播发能够满足RTK/RTD定位需要的RTCM格式的网络差分数据;Web服务软件为用户提供参考站事后观测数据、坐标转换、坐标联测及其他高精度数据产品服务的远程数据下载服务。

(3)用户部分是系统的终端。其中,实时定位服务的用户的设备装置除了GNSS接收机外,还需要无线网络通讯模块、差分模块;而事后服务客户仅需具有网络通讯功能的PC或者其他接收装置。

(4)系统的网络通讯是整个系统的“脉络”,对网络延迟、稳定性、数据安全性有严格要求。参考站与数据控制中心之间的通讯采用专网或VPN,确保数据传输的稳定、安全、快速。数据传输协议常用的有TCP/IP和Ntrip两种协议,TCP/IP是一种比较简单的网络数据传输协议,而Ntrip协议是针对GNSS数据网络传输的一种专用的数据加密协议。当采用Ntrip协议时,参考站部分需安装NtripSever,数据中心需安装NtripCaster。Ntrip协议有利于数据中心对参考站数据传输进行统一管理,有利于不同系统之间的数据共享,特别是采用局域网建立的系统。数据控制中心内部的数据通讯,都是由计算软件服务器和Web服务器从数据转发服务器接收数据,向用户播发数据,其中为了数据安全,Web服务器与外网联接需采用防火墙技术。用户与数据控制中心之间的通讯根据服务对象的不同,分别采用GSM/GPRS/CDMA/3G(实时服务)和Internet(事后服务),都遵循Ntrip协议,用户部分相当于NtripClient。

1.2 GNSS网络差分系统软件———EarthNet

自主研制的基于VRS技术GNSS网络差分数据处理软件———EarthNet,如图1(b)所示,能够为用户提供实时网络RTK和网络RTD服务,主要由五大功能模块组成。

(1)基于Ntrip和TCP/IP协议的参考站、EarthNet网络差分数据处理软件之间的网络通讯模块,该模块用于联接NtripCaster并将各参考站的GNSS原始观测数据、设备监测信息转发至EarthNet网络差分数据处理软件;

(2)原始电文解析模块:能够解析NovAtel、NavCom、Trimble(Binex)等产品的原始观测值,生成规定格式的观测文件和导航文件,将多个参考站的观测数据进行融合处理;

(3)区域大气误差估计模块:该模块是EarthNet网络差分数据处理软件的核心模块,主要包括参考站观测数据预处理、参考站间双差模糊度解算、与空间距离相关的参考站间双差大气误差和轨道误差的估计;

(4)虚拟观测值生成模块:根据用户提供的概略坐标在用户旁边虚拟一个参考站,并利用区域大气改正数、轨道误差、虚拟参考站的坐标,由虚拟参考站、主参考站、卫星之间的空间矢量关系,生成虚拟参考站的伪距和载波相位观测值;

(5)基于Ntrip协议用户、EarthNet网络差分数据处理软件之间的网络通讯模块:用于用户与EarthNet之间的网络通讯,用户将其概略坐标以NMEA的格式上传至EarthNet,EarthNet再将生成的虚拟观测值以RTCM的格式发至用户。

五大功能模块之间数据处理流程如图2所示,另外还有用于对用户接入权限、费用收取等方面的用户管理模块,将离散的参考站按一定的空间关系网络化的参考站网络化模块,将虚拟观测值或改正信息编码成RTCM格式的RTCM模块。

1.3 Web事后数据增值服务软件

基于Web事后数据服务软件的主要作用是作为用户与GNSS综合数据库之间的桥梁,实现两者之间的可视化互操作,为不同需求的用户提供数据增值服务。它的网络架构如图3(a)所示,主要由服务端和客户端两部分组成。

服务端由基于Web的数据服务软件(如图3(b))和GNSS数据库组成,其中,GNSS综合数据库包含参考站原始观测数据、Rinex格式的观测数据、事后处理高精度定位结果、根据用户需求加工后的各种数据产品(如将定位结果转换至当地坐标、GPS高程改正值等)、内外网用户的基本信息。

客户端由管理员、外网用户、内网用户三种类型的用户组成。客户端的管理员主要是对内外网用户的信息、GNSS综合数据库进行管理。外网用户的主要功能是其权限的申请注册、信息查询编辑、用户观测数据及数据处理要求上传、数据产品下载。内网用户具有其自身权限申请注册、信息查询编辑、用户观测数据及数据处理要求下载、数据产品上传等功能。

2 系统测试

系统测试包括功能性测试和指标测试。功能性测试包括网络通讯能力测试、系统自动连续运行的能力测试、系统数据产品自动服务能力的测试等内容。指标测试是系统测试的关键内容,目的是评价系统定位精度、覆盖范围等是否达到设计指标的要求,主要包括可用性测试(时间和空间)、精度测试、定位实效性测试、用户接收机兼容性测试等内容。

2.1 可用性测试

2.1.1 时间可用性测试

系统要求导航定位时间的可用性指标为年可用性为95%、日可用性为95%的时间。RTK测量所要求的最少有效卫星数是5颗,如果某一段时刻有效卫星数在5颗,则可认为RTK测量服务可用。通过一天卫星情况分析:官渡站GPS接收机截止高度角20°最少卫星为6颗。分析各基准站跟踪卫星数、解算卫星数和可用卫星数随时间变化的情况可以看出,系统各基准站可用卫星数最少为6颗,系统24h可用性为100%,优于系统设计的全天可用性≥95%的指标。图4为长沙CORS官渡站连续24h的卫星跟踪图,在每一时刻其观测到的截止高度角大于20°的卫星个数都保持在6颗以上。

2.1.2 空间可用性测试

空间的可用性指标为在达到精度指标要求的前提下,系统覆盖的范围,其可以从两方面进行测试并计算出其覆盖范围:在系统参考站网内外均匀地选择一定数量的已知点进行RTK和RTD测试,检测系统的精度;车载实验,以1s采样率、40～120km/h速度在网内外行驶,测算出系统的覆盖范围。

图5为青岛CORS动态车载测试的轨迹图和测试车,测试里程约240km,测试区域包括了网内和网外。结果表明,当测试车速达到120km/h、GPRS信号稳定、GPS有效跟踪卫星正常时,可以正常完成初始化进行RTK作业;当车辆经过困难区域(天桥、树荫、高楼等)时卫星失锁或有效卫星数降低,RTK无法作业,离开困难区域后一般20～50s即可重新初始化,恢复正常记录。通过车载RTK测试也表明,RTK的有效作业区域不但可以覆盖青岛市CORS网内,而且可以覆盖网外约30km的范围。

2.2 精度测试

精度测试包括内符合精度评定和外符合精度评定。前者是单个测点所有观测值的均方差,反映定位结果的收敛情况。后者又可分为国家2000坐标系外符合精度和国家1980坐标系外符合精度,二者都需要精确的已知坐标。其中国家2000外符合精度反映实时定位的精度,国家1980坐标系外符合精度与已知点精度、转换参数、定位精度都有关。

内符合精度:

式(1)中,珚Δ为单个历元的定位结果三个方向与其所有历元定位结果平均值之间的差值,n所有观测历元的个数。根据国家规范要求,RTK定位精度:σin水平≤5cm、σin垂直≤10cm。

青岛CORS测试点的分布如图6(a)所示,共有20个,分别为国家GPS C级、D级控制点,分布于青岛市各个区县,在CORS网覆盖区域内或边缘地带。

由图6(b)可见,对于检测点C025的WGS-84空间直角坐标系下,其内符合精度为:x、y、z方向都为2cm。表1为用户在所有检测点分别接入EarthNet和GPSNet两个系统得到的定位结果在WGS-84高斯平面坐标系下内符合精度的数理统计情况,可见两个系统内符合精度在坐标系三个方向上最大不到1cm,表明EarthNet与GPSNet的内符合精度相当,满足规定的RTK定位精度的要求。

外符合精度:

式(2)中,n所有观测历元的个数,^Δ为各个观测历元的定位结果与其已知坐标之间的差值。根据国家规范要求,RTK定位精度:σout水平≤5cm、σout垂直≤10cm。根据不同的已知坐标,可以得到不同坐标系的外符合精度,其中对于国家坐标系、地方坐标系的外符合精度还取决于控制点和转换参数的精度。

由图7可见,EarthNet大部分(9/13)检测点的x、y方向的外符合精度都小于3cm,最大不超过5cm。表2比较分析表明,EarthNet的外符合精度与GPSNet相当,最大差值不超过2cm,满足规定要求的RTK定位精度的要求。

2.3 定位时效性测试

系统定位时效性,是指用户实时定位的初始化时间,对于RTK定位是从用户单点定位接入系统获得数据服务开始到浮点解以及最终符合精度要求的固定解所需的时间。影响RTK定位初始化时间的因素主要有:有效观测卫星的个数、卫星的几何分布、测站与参考站间的距离和观测环境等。

图8为在所有检测点采用调查之星分别接入EarthNet和GPSNet两个系统RTK定位的初始化时间比较分析图,可见,两个系统82%检测点的初始化时间小于30s,而GPSNet要稍快;EarthNet有12%的初始化时间在30～60s之间,其余则大于60s,而GPSNet有6%无法固定。总体上,两个系统的初始化时间相当。

2.4 兼容性测试

兼容性测试主要是检测中心软件对不同厂家的GNSS RTK设备的兼容情况。测试内容包括定位结果精度、RTK固定情况、初始化时间等。本文采用了调查之星、天宝、拓普康三种不同的用户设备接入EarthNet进行RTK测试,测试结果WGS-84高斯平面坐标之差如表3所示,RTK固定情况和初始化时间如表4所示。

由表3和表4可见,对于外界环境较好的GTJ和C068两个检测点三种不同设备都能实现固定且初始化时间相当,定位结果之间差值在WGS-84高斯平面x、y方向小于3cm,h方向小于10cm;而对于有效卫星较少的D194检测点和通讯不稳定的JB03检测点,虽然最后都能实现固定,但其初始化时间较长,且最终定位结果之差最大在y方向超过5cm,h方向超过60cm。因此,在不受外界环境影响的条件下,三种设备接入EarthNet的定位情况相当,都能与其兼容。

2.5 荷载测试

CORS系统的建立给导航和定位领域带来了重大的变化,其准确、高效、实时的定位服务必将吸引越来越多的用户。随着用户的增多,软件的压力也加大。测试软件能够满足最大同时在线用户的数量,以保证用户能够有效地进行定位服务。其测试方法为:在CSCORS覆盖区域内,多用户(大于25)在某一时段内同时接入中心系统软件EarthNet,测试各用户是否能正常完成初始化以及多用户同时在线时是否能够实时有效地进行外业施测。记录各用户初始化时间和连续记录50次以上固定解测量值,统计其内、外符合精度,验证RTK测量的可靠性。在测试时,采用野外实测和虚拟用户组合的方式进行,共有30个用户接入进行压力测试,用户的分布图如图9所示。

用户数量压力测试表明,当接入一定数量的用户时(30个),中心软件EarthNet能够稳定可靠运行,且能够有效地提供网络RTK数据服务。系统设计用户同时并行有效荷载数量在100个,系统实际的有效荷载量实际多少有待进一步测试。

3 结语

通过系统测试表明,自主研制的GNSS网络差分软件EarthNet的各项性能指标与目前国外先进产品GPSNet相当,平均初始化时间为21s,WGS-84高斯平面内符合精度x、y、h方向分别为0.008m、0.004m、0.011m,国家2000平面坐标系x、y方向的外符合分别为0.027m、0.025m,都满足规定的RTK定位精度要求。

摘要：为了突破国外产品对CORS核心技术的垄断,自主研制了拥有自主知识产权的GNSS网络增强综合服务系统,并投入工程应用。为了确保该系统的准确性、可靠性和稳定性,研究了系统时间和空间可用性、精度、定位时效性、用户接收机兼容性、荷载等主要性能指标的测试方法。系统经过工程应用及测试表明,其空间和时间可用性超过95%,WGS-84高斯平面内符合精度x、y、h方向分别为0.008m、0.004m、0.011m,国家2000平面坐标系x、y方向的外符合分别为0.027m、0.025m,平均初始化时间为21s,可以兼容天宝、南方、中海达等国内外主流GNSS产品,用户有效荷载数达到30个,其总体性能与GPSNet相当,满足国家CORS建设规范要求。

关键词：GNSS,网络增强,综合服务,测试方法

参考文献

[1]柯福阳.GNSS网络综合服务关键算法研究与系统开发[D].南京:东南大学,2010:96～110.

[2]潘树国,王庆,柯福阳.一种新的GNSS网络定位服务软件—EarthNet[C].Global Navigation Satellite System:Technology Innovation and Application,2009:39～42.

[3]Weber,G.Networked Transport of RTCM via Internet Protocol Version1.0[S].2004.

[4]CH/T2008-2005.全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范[S].北京:测绘出版社,2006.

[5]柯福阳,王庆,潘树国等.GNSS网络RTK算法模型及测试分析[J].东南大学学报(自然科学版),2009,39(4):763～768.

[6]唐卫明,楼益栋,刘晖等.GPS连续运行参考站系统定位精度检测方法研究[J].通信学报,2006,27(8):73～77.

[7]柯福阳,王庆,潘树国.网络RTK参考站间模糊度动态解算中病态方程的一种解算方法[J].中国惯性技术学报,2008,16(6):676～681.

[8]江苏省气象局,江苏省测绘局.江苏省连续运行卫星定位参考站综合服务系统研究与建立——项目鉴定资料汇编[G].2006.

增强测试 篇3

1 试验部分

1.1 原材料及设备

试验中所用到的主要原材料见表1。

1.2 复合材料制备与测试

采用手糊成型制备玻璃纤维增强塑料板材。

研究用的所有样条均是从同一块板材, 同一方向上取样, 且分散取样。故所有的样条结构相同, 原材料相同, 制作环境也相同。所有样条测试前, 均在干燥器内放置24小时。

弯曲性能试验按《GB/T 1446-2005纤维增强塑料性能试验方法总则》和《GB/T1449-2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法》。本试验所有样条的测试速度相同, 为2 mm/min。测试结果选取8个有效试样的平均值。

2 结果与讨论

2.1 加工精细度对FRP弯曲测试结果的影响

样条从板材上切割下来后, 加工面比较粗糙。为了了解加工的精细程度是否对弯曲测试结果产生影响, 对精修和粗糙的样条分别测试。测试结果如下, 见表2。

A组样条切割时留有一定余量, 余量用砂纸精修。B组样条切割下来后直接测试。两组样条外形尺寸相同, 且取样方向与布纹平行。两组测试均选取无明显层剪破坏的数据。两组样条的制作过程中, 都尽力保证加工面平直, 避免因加工平整度而导致的测试结果分散性。

从表2中可以看出, 原材料相同、结构相同、制作环境相同, 测试方法也相同的样条, A组经过精修的工序后, 强度提高了5.4%, 离散系数也明显低于B组。但是精修对模量的影响并不显著。

2.2 取样方向偏差对FRP弯曲测试结果的影响

复合材料是各向异性材料, 所以测试前应根据测试目的明确取样方向。目前取样方向选择与材料的主方向平行。但实际制作时, 由于手工操作的因素, 并不能严格保证方格布经纬成直线。所以, 这种制品取样时, 样条虽与表层的布纹平行, 但不能保证里层布纹也与样条平行。

制备两组外形尺寸相同, 且精修过的样条, 对其分别进行弯曲性能测试。A组样条与布纹平行, C组样条取样时与布纹偏离15°。两组测试均选取无明显层剪破坏的数据。测试结果见表3。

从表3中可以看出, C组弯曲强度的测试结果相对A组降低9.16%, 两组强度离散系数相差不大, 均比较小。两组的弯曲弹性模量无明显差异。

2.3 破坏的有效性层剪破坏数据取舍对FRP弯曲测试结果的影响

从精修且与布纹平行的样条中挑出那些明显有层剪破坏样条的测试数据与A组比照, 见表4。

从表4可以看出, 发生层剪破坏的样条强度测试结果偏低16.24%。

3 结论

样条加工时, 必须要经过精修的工序。精修能提高强度测试结果, 降低离散系数, 但对模量无明显影响。要说明的是, 精修并不是提高材料的强度, 而是改善切割导致的强度降低, 使测试结果更接近材料本质。

取样角度的偏差能降低强度测试结果, 但对模量无明显影响。根据现阶段弯曲测试目的, 取样时样条必须严格与布层平行。制样时, 也应仔细认真的铺覆每一层方格布。

当样条发生层剪破坏后, 测试强度偏低。整理数据时应舍弃那些明显带有层剪破坏模式的数据

摘要：本文对弯曲性能测试中, 样条的取样方式, 加工方式和数据取舍进行比照试验, 研究了测试过程中存在的人为因素对弯曲测试结果的影响。

关键词：复合材料,玻璃纤维增强塑料,弯曲

参考文献