从示值超差谈水泥压力试验机的设计／检定及修理

第３２拳第６期　２００６年ｌ１月　中国测试技术　ＣＨＩＮＡ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖ０ｌ３２　Ｎｏ．６　Ｎｏｖ．２ｏｏ６　从示值超差谈水泥压力试验机的设计／检定及修理　龚万选　，卢长城２　（１．自贡市计量测试研究所，四川自贡６４３０００；２．上海华龙测试仪器有限公司，上海２０１２０２）　摘要：从水泥压力试验机检验水泥的几个实例，展现了由于水泥压力试验机的示值超差而造成的危害以及现场如　何排除这些示值超差的方法；并从水泥检验的特殊性以及笔者在长期实际工作中的经验，介绍了水泥压力试验机示　值超差的几种主要表现形式、示值误差图线，分析了产生示值超差的原因。进而指出了在设计时应如何避免产生示值　超差、在检定及修理时应如何发现示值超差及排除示值超差的问题。　关键词：水泥压力试验机；示值超差；水泥；设计：检定：修理　中图分类号：ＴＨ８７３　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ６７２－４９８４｛２００６）０６－－００３９—０３　Ｄｅｓｉｇｎ　ｖｅｒｉｉｃａｔｉｆｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｐａｉｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅｍｅｎｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｅｓｔ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｉｎｄｉａｔｃｉｏｎ　ｅｒｒｏｒ　ＧＯＮＧ　Ｗａｎ－ｘｕａｎ　。ＬＵ　Ｃｈａｎｇ－ｅｈｅｎｇ￣　（１．Ｚｉｇｏｎｇ　Ｉｎｓｉｔｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｔｅｓｔ，Ｚｉｇｏｎｇ　６４３０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｈｕｕｌｏｎｇ　Ｔｅｓｔ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｃｏ．．Ｉ上ｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１２０２。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｎｌｉ８　ａｒｔｉｃｌｅ　ｇａｖｅ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｅｘａｒａｐｌｅ８　ｉｎ　ｃｅｍｅｎｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｅｓｔ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｅｍｅｎｔ，ｓｈｏｗ　ｔｈｅ　ｈａｒｍｓ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒ－ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｙｓ　ｔｏ　ｅｘｃｌｕｄｅ　ｔｈｅｓｅ　ｅｒｒｏｒｓ；ｎｄ　ｐａｒｔａｉｃｕｌａｒｉｔｙ　ｆｒｏｍ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｅｍｅｎｔ　ｎｓ　ｗｅｌｌ聃ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｗｒｉｔｅｒ　ｉｎ　ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ　ｗｏｒｋ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｓｏｍｅ　ｔｙｐｅｓ　ｍａｉｎ　ｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒ－ｅｒｒｏｒｓ　ｏｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅ、ｄｉａｇｒａｍ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅｄ　ｍａｓｏｎｓ　ｔｈａｔ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒ—ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒ－ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ａｓ　ｄｅｓｉｇｎ，ｔｏ　ｄｉｓｃｏｖｅｒ　ａｎｄ　ｔｏ　ｅｘｃｌｕｄｅ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒ－－ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ聃ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｐａｉｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｅｍｅｎｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｅｓｔ　ｍａｃｈｉｎｅ；Ｏｖｅｒ－ｅｒｒｏｒ　ｏｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ；Ｃｅｍｅｎｔ；Ｄｅｓｉｇｎ；Ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ；Ｒｅｐａｉｒ　１　引　言　２因没检（０～３０）ｋＮ这段量程而造成的示值　超差　实例一：某水泥厂连续几天水泥安定性都不合　格，但始终查不出原因。后经笔者检查发现是由于　用于检验水泥的各种类型的压力试验机（以下　简称为水泥压力试验机）广泛地用于水泥厂、质检　部门。水泥厂用它来指导水泥的生产，判定水泥出　该厂几天前请某公司将水泥压力试验机由度盘式　质量以及在建筑工地现场的水泥及水泥制品的质　读数改为了数显式读数的试验机，且只检了（０　ｋＮ这一个量程，由于这一个量程是从３０ｋＮ开　景。由此可见，水泥压力试验机是一种极为关键的　３００）因此没检（Ｏ一３０）ｋＮ这一段。经笔者检查发　计量器具。因此，作为水泥压力试验机的生产厂以　始检的，厂的等级；质检部门用它来检查水泥厂的水泥产品　及对水泥压力试验机进行检定的计量部门要特别　现（０～３０）ｋＮ这一段其示值相对误差竟超差达一２０％　致使水泥的１天、３天抗压强度测试数严重偏　注意把好质量关，以免给水泥厂、质检部门的判断　之多，低，而水泥厂的生产部门根据检验部门提供的数　造成错觉甚至是不必要的损失。笔者就亲身经历的　据，不得不加大成本来提高水泥的抗压强度，这样　示值超差的几个实例来谈一谈在设计、制造及检定　来水泥的真实抗压强度就严重偏高，从而导致了　水泥压力试验机时应注意的问题及解决问题的方　水泥的安定性不合格。仅５天就损失达４０多万元。　一法。　收稿日期：２００６—０６—１３：收到修改稿日期：２００６－－０８—１６　根据国家标准ＧＢ／Ｔ１７６７１—１９９９（（水泥胶砂强度　检验方法（ＩＳＯ法）》的规定：要求对１天、２天、３天、　７天和２８天不同龄期的水泥胶砂试体进行抗压强　度试验。而水泥厂通常对１天、３天和２８天龄期的　作者简介：龚万选（１９４５一），男，教授级高工，主要从事力学计　量及试验机的研究、制造。　维普资讯 http://www.cqvip.com

中国测试技术　２００６年１１月　ＳＯ法）》的规定：水泥胶砂试体进行抗压　试体进行抗压强度试验，其中１天和３天的抗压强　检验方法（Ｉ其加荷速率为２４００Ｎ／ｓ＋２００Ｎ／ｓ。加荷速　度主要用于指导水泥的生产，而２８天的抗压强度　强度试验时，则用于判定水泥出厂的等级。以等级３２．５的普通水　率的快慢对水泥胶砂试体的抗压强度影响极大。笔　泥为例，１天龄期的试体的破坏载荷大约在１０ｋＮ左　右，而３天龄期的试体的破坏载荷大约在２０ｋＮ左　右。因此，从水泥检验的特殊性来看，（０￣３０）ｋＮ这段　量程示值准确与否将直接关系到水泥的质量。　根据国家检定规程ＪＪＧ１３９—１９９９（拉力、压力和　万能试验机》及ＪＪＣ，４７５—１９８６（电子式万能试验机》　者曾作过试验，发现加荷速率不同其水泥胶砂试体　２８天的抗压强度竟然相差达１５％。因此，在检定数　显式的水泥压力试验机时，一定要检查实际加荷速　率同显示加荷速率是否一致，这虽然在检定规程中　没明确要求，但这是个很有意义的工作。对此，笔者　采用了一个简单而又有效的方法：即用一只秒表测　的规定：试验机的检定范围从每级量程的２０％至最　大试验力，检定点不少于五点。以最大试验力为　３００ｋＮ的度盘式读数的水泥压力试验机为例，一般　分为（０—６０）ｋＮ、（０～１５０）ｋＮ、（０～３ｏｏ）ｋＮ的小、中、大　三个量程，当检（０；－６０）ｋＮ这一量程时就必然检定了　（０—３０）ｋＮ这一段的示值准确性。而目前有的厂生产　的数显式读数的或由度盘式读数改造为数显式读　数的水泥压力试验机多数都没分量程。因此，有的　检定人员对这些数显式读数的水泥压力试　机也就只检了（０～３ｏｏ）ｋＮ这个量程；对于度盘式读　数的水泥压力试验机即使分了三个量程也或因为　试验机有故障、或因为试验机用户为省钱（试验机　的检定收费是按量程多少计算的）、或因为检定人　员对水泥压力试验机使用的特殊性不了解而只检　了（０　１５０）ｋＮ或（０～３ｏｏ）ｋＮ一个量程。按理说对于　没分量程的数显式读数的水泥压力试验机检定人　员只检（０—３ｏｏ）ｋＮ这一量程并从该级量程的２０％　即６０ｋＮ点开始检定是没错的，但是，这些生产厂、　改造公司以及这些检定人员却忽略了水泥检验的　特殊性，因而才导致出现了实例一的情况，而且笔　者还多次发现类似实例一的情况。由此可见，生产　厂家和改造公司在设计和改造水泥压力试验机时　一定要设计成三个量程并确保其准确性，而计量检　定人员对水泥压力试验机则要按三个量程进行检　定，这样才能保证水泥及其制品的检验质量。　３　因加荷速率不对而造成的示值超差　实例二：笔者在首检一台数显式的水泥压力试　验机时，用户告知用此机试检验的水泥胶砂强度同　另一台水泥压力试验机的检验数据差别很大。经笔　者检查发现是其速率显示值不对，其实际加荷速率　比显示加荷速率大了三倍。正因为如此，检验人员　在作试验时，不仅示值超差，而且差一点还将抗压　夹具压坏。之后，找生产厂家更换集成块后才使速　率显示正常了。　根据国家标准ＧＢ／Ｔ１７６７１—１９９９（水泥胶砂强度　出相对稳定的一段加荷过程所需的时间，然后用这　段载荷数除以这段加荷所需的时间，便可粗略地判　断出实际加荷速率同显示加荷速率是否一致了。生　产厂家一定要设计好数显式读数的水泥压力试验　机的加荷速率显示并在出厂时检查其加荷速率，对　于度盘式读数的水泥压力试验机则要设计加荷速　率的指示机构。　４　因测力机构的摩擦而造成的示值超差　实例三：某水泥厂连续几个月来水泥胶砂试体　的抗压强度总是偏低，采取了不少措施都没有解决　问题，而且还越来越低。后经检查发现是由于水泥　压力试验机的主轴摩擦力过大，造成示值相对误差　达一２０ｏ／ｏ之多。修好之后，２８天的水泥胶砂试体的检　验抗压强度由原来的３１．５ＭＰａ上升为４１．５ＭＰａ。该　水泥厂的厂长粗略算了一个帐：由于试验机的故障　而造成每吨水泥成本至少增加２０元，几个月下来　损失达七、八十万元。当发现示值相对误差为负误　差时，应按以下步骤进行分析解决：　（１）故障现象：每级量程越前面的检定点其误差　值负的越多，越后面的检定点其误差值负的越少　（简称为误差前小后大——按正负大小的关系来分　的），它所形成的误差图线是向上倾斜的斜线，且对　小量程影响大，对中量程影响次之，对大量程影响　小（见图ｌ。图中ｑ　、ｑ８、ｑｃ分别代表小、中、大三个量　程的示值相对误差）；且示值超差的现象还会随着　时间的推延而越来越严重；检定时还可发现其示值　不稳定。　（２）产生原因：这种故障只发生在用度盘式读数　的水泥压力试验机上。由于试验机测力机构的主轴　轴承磨损、研伤或测力活塞研伤，造成试验机的测　力机构运转时摩擦力过大，从而出现示值相对误差　为负超差。　（３）排除方法：首先检查测力活塞上下运动时是　否过紧，若是过紧则将测力活塞取出用金相砂纸进　行抛光；若不是测力活塞过紧则多是由于主轴轴承　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３２卷第６期　龚万选等：从示值误差谈水泥压力试验机的设计检定及修理　４１　ｑ、　，　＋　向下倾斜的斜线，且对小量程影响大，对中量程影　１＇１（　Ｌ　响次之，对大量程影响小；检定时还有“带针”现象　Ｏ　（即在升起活塞调好零点后，再打开送油阀，度盘指　针还要再向前偏转一个角度或是在数显屏上显示　出一个正的力值数来），且示值不稳定。　（２）产生原因：由于试验机的液压油使用时间过　一　长或是试验机修理后油中进入了杂质，造成试验机　ｑ＾　ｑＨ　ｑｅ　的主体油缸、活塞研伤，使试验机的主体油缸、活塞　／　之间的摩擦力增大，从而出现”带针”现象，且示值相　图１测力机构的摩擦造成的示值超差　磨损、研伤，则根据损伤程度，采取更换或清洗轴承　等相应措施解决。　当然，试验机的测力机构的推板角小时也要产　生负误差，且误差前小后大，但它对各级量程的影　响是～样的；摆铊重量过重时也要产生负误差，但　它所形成的误差图线是位于ｘ轴下方且平行于ｘ　轴的线，且只对相应的量程及下一级量程产生影　响，如Ｂ铊超重，则对小量程无影响，而对中、大两　个量程有影响，且对中量程影响大，对大量程影响　小。测力机构有碰挂时，也要产生负误差，但多是对　每级量程的最后一点产生影响，且对小量程影响　大，对中量程影响次之，对大量程影响小。修理时可　根据不同现象分别进行处理。　测力机构的摩擦多是因为主轴轴承磨损、研伤　或测力活塞研伤而造成的。因此生产厂在设计时要　选择质量好的轴承，并要设计好轴承的防潮、防水　装置。　５　因主体机构的摩擦而造成的示值超差　实例四：某水泥厂连续一段时间以来水泥胶砂　试体的抗压强度总是比送到别的单位作比对试验　的抗压强度要高出好几个ＭＰａ。后经笔者检查发现　是由于试验机的油泵损坏后金属粉末进入了油中　而将主体油缸、活塞研伤，造成主体油缸、活塞之间　的摩擦力过大，其示值相对误差达＋３．５％之多。修好　之后，２８天的水泥胶砂试体的检测抗压强度由原来　的３４．８　ＭＰａ下降为３２．０　ＭＰａ。如果是等级为３２．５　的普通水泥，３２．０　ＭＰａ显然已经不合格了，更谈不　上有富余量了。　当发现示值相对误差为正误差时，应按以下步　骤进行分析解决：　（１）故障现象：每级量程越前面的检定点其误　差正的越多，越后面的检定点其误差正的越少（简　称为误差前大后小），它所形成的误差图线是一条　对误差为正误差。这种故障所造成的影响在检定过　程中反映的还不够充分，因为在检定读数时其加荷　速率基本上接近于零，而在检验水泥及其制品时其　加荷速率远远大于检定读数时的加荷速率，也就是　说检验水泥时产生的误差比检定试验机时测出的　误差还要大些。　（３）排除方法：将主体活塞升起来，用金相砂纸进　行抛光；如果研伤比较严重，则须将活塞取出进行处　理，然后彻底清洗后再装入，并换上干净液压油。　当然，试验机的测力机构的推板角大时也要产　生正误差，且误差也是前大后小，但它对各级量程　的影响是一样的；摆铊重景过轻时也要产生正误　差，但它所形成的误差图线是位于ｘ轴上方且平行　于Ｘ轴的线，并只对相应的量程及下一级量程产生　影响；试验机主体的立柱的倍帽松动时也要产生正　误差，且误差也是前大后小，但检定时不出现“带针”　现象，且示值稳定。修理时可根据不同现象分别进　行处理。　主体机构的摩擦多是因为主体油缸、活塞研伤　所造成的。因此在设计时要选择好油缸、活塞的材　质及材料的合理搭配。以前生产的１００ｋＮ万能试验　机的主体油缸、活塞经常发生研伤，就是因为其材质　搭配不合理，其油缸、活塞都用的是钢材（即　两刚　，），由于油缸、活塞所用的材料硬度都高，结果就很容　易发生研伤；这就如同两个人的性格都很刚烈，就很　容易发生口角一样。因此在保证其强度的条件下将　主体油缸、活塞设计成一钢一铁（即‘一刚一柔’）或　两铁（即‘两柔’）之后，１００ｋＮ万能试验机的主体油　缸、活塞的研伤就大大地减少了。水泥压力试验机主　体油缸、活塞的设计也应该遵循这一原则。　６　结束语　从以上几个实例分析可看出，由于水泥压力试　验机的示值超差，导致了水泥是降低等级，或是虚　高等级，或是安定性不合格，或是提高了成本，其损　失是严重的。因此，作为生产厂家一定（下转第７７页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３２卷第６期　李志明等：一种基于Ｇａｂｏｒ滤波器的超声图像边缘检测方法　４实验结果　４．１边缘检测结果　利用给出的方法对原超声图像进行处理，如图　１所示，ｌ（ａ）为原图像，１（ｂ）为加入斑点噪声后的图　像，ｌ（ｃ）为小波去噪后的图像，ｌ（ｄ）为利用本方法得　到的二值边缘图像。　４．２与其它边缘检测方法的比较　图２所示为采用各种传统的边缘检测方法对原　图进行边缘检测的结果。可以看出，Ｇａｂｏｒ方法能更　好的检测出实际边缘，有比传统的基于梯度边缘检　测方法更好的边缘检测性能，具有和Ｃａｎｎｙ相当的　边缘检测效果。由于Ｇａｂｏｒ方法对噪声比较敏感，对　图像进行适当的抑制噪声预处理是必须的。　５　结束语　图　针对超声图像特有的特点提出了一种能够有效　抑制噪声及正确检测边缘的方法，并针对Ｇａｂｏｒ奇　部滤波器的方向角提出了一种改进的快速算法，实　验证明利用本文提出的边缘检测方法对于超声图像　具有很好的边缘检测性能和较快的运行速度，但是　该方法对噪声相对敏感，多尺度边缘检测将是有效　的改进措施。　参考文献　［１１　Ｇａｂｏｒ　Ｄ．Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ【【Ｊ］．ＩＥＥＥ，１９９１，９３（３）：　４２９－４５７．　［２］汤乐民，李敏．基于小波变换的医学图像去噪声处理　【Ｊ］．中国医学物理学杂志，２００４，２１（４）：２０—２２．　【３】张（ｃ）Ｃａ，ｍｙ　【ｄ）Ｇａｂｏｒ　微，孙蓉桦，章孝灿．基于改进的小波软阈值法的　丁．基于优化设计Ｇａｂｏｒ滤波器的　ＳＡＲ图像去噪［Ｊ］．遥感信息，２００４，４：４—６．　［４］傅一平，李志能，袁２本方法与传统边缘检测方法的比较　由于每个模板可看成具有全局属性，因而可实现模　边缘提取方法【Ｊ］．计算机辅助设计与图形学学报，　２００４，１６（４）：４８１—４８６．　［５】Ｎａｍｕｄｕｒｉ　Ｋ．Ｒ，Ｍｅｈｒｏｔｒａ　Ｒ，Ｒａｎｇａｎａｔｈａｎ　Ｎ．Ｅｄｇｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｇａｂｏｒ　ｆｉｌｔｅｒｓ【Ｊ］．Ｐａｔｔｅｒｎ　Ｒｅｃｏｇｎｉｉｔｏｎ，　板与输入图像的快速卷积，这里，取高斯滤波器和　Ｇａｂｏｒ滤波器的模板大小为３ｘ３，　＝０．１，ｏ－＝１８计算　得到边缘响应图像Ｅ（ｘ，Ｙ，－，０　）。最后通过对边缘　１９９２，３０（３）：７２９—７３２．　［６　傅一平，李志能，袁６］丁．用于多类型边缘提取的最佳　响应图像非极大值抑制得到二值边缘图像，如图１　（ｄ）所示。　ｅ石岈　＇＿、　．、　ｒ’、占　ｅ　＾　，－、　ｅ　－、　Ｇａｂｏｒ滤波器设计【Ｊ］．浙江大学学报（工学版），２００４，３８　（７）：８３９—８４４．　ｅ　－、　ｒ’、　－、　＿’、　宕　：、　ｅ　ｅ　崂　（上接第４１贾）　京：中国计量出版社。２０００．　计量出版社，２００１．　［３】ＧＢ／Ｔ　１７６７１—１９９９，水泥胶砂强度检验方法（ＩＳＯ法）［Ｓ】．　北京：中国标准出版社，１９９９．　２】ＪＪＧ４７５—１９８６，电子式万能试验机检定规程［ｓ］．北京：中国　要根据水泥检验的特殊性，设计生产出符合检验水泥　【的压力试验机来；计量检定人员要善于发现隐患，消　除隐患，根据水泥检验的特殊性严格地把好检定关，　为用户服好务；这里也要提请用户注意：在水泥检验　［４】ＪＪＦ１００１—１９９８，通用计量术语及定义［Ｓ】．北京：中国计量　中，凡发现有异常的情况，除了检查生产流程外，还要　出版社，１９９９．　检查水泥压力试验机，如发现有问题应及时找计量检　［５】ＪＪＦ１　１０３－２００３，万能试验机计算机数据采集系统评定　定部门，以免贻误时机，造成不必要的损失。　参考文献　【Ｓ】．北京：中国计量出版社，２００３．　［６］ＧＢ　１７５—１９９９，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥ｆＳ１－北京：　中国标准出版社，１９９９．　［１】ＪＪＧ１３９—１９９９，拉力、压力和万能试验机检定规程［Ｓ】．北