JQN04C纳米纤维张力仪使用说明书要点.pdf

JQN04C 纳 米 纤 维 张 力 仪 操作手册 1. 本仪器的设计、 规格和相关软件、 操作手册将会持续更新， 并不会事先通知， 但事后将在公司网站上公布。 2. 对于本仪器和相关软件、操作手册中需要改进的地方请及时告知我们，不胜 感谢！ 3. 请在使用本仪器前先确认清楚阅读并理解了相关硬件设备和软件的操作手 册。我们对因错误操作本仪器引起的一切后果不承担相应责任。 4. 除非事先通知并取得我们的授权，请不要引用本操作手册的部分或全部内容 用于其它用途。 5. 对于将本仪器用于商业用途而产生的利益或亏损，我们不承担相应责任。 安全标识 A 本操作手册使用以下标志和符号提醒您如何正确和安全的使用本仪器并避 免人身伤害和财产损失。请在阅读手册前先理解以下标志和符号的含义。 标志 忽视此标志错误操作将可能导致人身伤害或财产损失 标记 以下标记提示了不同程度的危险， 均有不同程度的可能导致人身伤害或财产损失 即将导致最严重的人身伤害或财产损失 可能导致严重的人身伤害或财产损失 有一定的可能导致中等程度的人身伤害或财产损失 符号 以下符号提供了特定的安全警示以防止人身伤害或财产损失 可能导致受伤 可能导致烟火、燃烧 可能导致触电 可能导致爆炸 为保证安全拔去电源线 有关正确操作的信息提示 前言 B 您选择的是上海中晨数字技术设备有限公司出品的JQN04C 纳米纤维张力 仪，仪器设计巧妙，是目前世界上能测量拉伸性能的唯一精密测量系统。 单纤维拉伸仪测量纤维的拉伸和性能，是表征纤维最基本力学参数的综合性 仪器。 JQN04C 纳米纤维张力仪适合于多种纤维，用其可以迅速准确地测出各 种纤维的拉伸指标。 为方便您正确的使用本仪器， 请认真阅读以下手册内容， 相信对您的科学研 究和品质控制会有很大的帮助。 主要功能和特点 采用高精度立敏传感器、平台精确移动、光学系统和CCD 摄像头结 合技术，测量纤维在轴向过程中压缩力值和挠度连续变化。 采用计算机控制和数据采集并对基本获取数值直接进行软件计算，求 得模量等反映纤维的指标； 采用单班机技术，对压力值、平台位移和形态变化进行实时采样，对 操作调焦、平台移动电机进行控制； 选用不同夹具和不同量程的传感器，即可适用纤维拉伸性能的测量 操作过程和数据采集实现自动化和智能化，使人为操作误差的可能降 到最低； 关键零部件（包括传感器）进口，测试数据精确，重复性好； 基于 WINDOW 视窗的全中文操作软件，用户界面友好，可长时间工 作记录曲线及自动生成数据，可存储打印。 体贴设计保证了仪器能适用于常规测试环境、与普通配置 PC 联机工 作，运行平稳，噪音小。 上述产品系我公司开发生产， 我公司拥有其软、硬件的完全知识产权， 能够保障用户的售后维护、升级、服务的权利，并负责送货上门安装 调试培训。 前言 C 主要技术指标 1.拉伸范围：最大伸长度50mm （初始长度 10mm 可伸长 500% ） 2.拉伸速度： 20-100mm/min 3.纤维直径范围 :0.1um10um 4.力值精度： 1uN 5.采样频率： 2 次/ 秒 6.物镜：40x 7.变倍范围： 0.7x-4.5x 8.最大图像分辨率： 24 象素/um 目录 工作原理 纳米纤维张力仪工作原理D 仪器介绍 仪器全貌1 输出终端1 配置清单1 准备工作 拆箱4 安装4 基本操作 注意事项与预备工作5 测试方法6 校正步骤9 附录 承诺和联系方法10 原理 D 纤维材料的拉伸性质 内容提要：描述纤维拉伸性质的指标；影响纤维断裂强伸度的测试条件；粘 弹体的基本力学特征；纤维的表面力学性质；纤维、扭转、压缩破坏的形式及基 本指标。重点难点：影响拉伸、摩擦的因素，粘弹体的基本力学特征。难点是影 响因素的分析和蠕变、应力松弛、疲劳解决方法：注意深入浅出、启发式教学。 多举例。 纺织纤维的机械性质（或力学性质）是纤维及其制品在使用过程中的重要性 质之一。纤维材料的力学性质的好与坏（优与劣）是根据它在受外力作用时，所 表现的耐破坏性能（不一定拉断）来评价的。 纤维在外力作用下遭到破坏的形式 很多，其中以拉伸断裂为最主要的破坏形式。 第一节 拉伸性质各种材料都有自己所独有的拉伸性质，要表征这一客观变 化规律，我们要借助于各种指标， 这些指标可告诉我们这些变化规律的变化状况 及特征，从而帮助我们了解拉伸断裂的本质、拉伸断裂的机理。 一、拉伸断裂指标：（对于各类指标大家应从以下几个方面理解和记忆：（1） 定义， （2）公式， （3）单位， （4）表示纺织材料的什么特征等） （一）绝对强力 P 纤维材料受拉伸至断裂时，所能承受的最大负荷。单位： 牛顿，厘牛顿。 （二）相对强力指标： 1、断裂应力： ，材料单位面积上承受的拉断力。单位：牛顿/毫米 2 ，厘牛 /毫米 2。 2、强度（比强度）：P0，单位细度的材料断裂时所能承受的最大负荷。单位： 牛顿/特克斯，厘牛 /分特克斯 3、断裂长度： LR，纤维由自身重力将本身拉断时所具有的长度。单位：千 米。 4、湿干强度比： ，湿强度占干强度（标准大气下）的百分率。=湿强/干 强× 100% 了解材料吸湿后强度的变化状况，绝大多数纤维是 100%，而棉麻 等天然纤维素纤维则 100%，希望大家能够解释。 5、10%定伸长负荷专用于棉型化纤，为混纺时性能匹配时应用的指标。 （三）断裂伸长率： 纤维材料拉伸至断裂时的伸长量占拉伸前原长的百分 率。二、拉伸变形曲线及有关指标以上指标只反映在断裂时的力学状况。材料在 日常使用中耐破坏的能力与拉伸破坏的过程是密切相关的。 （一）应力应变曲线（负荷 伸长曲线， 拉伸图）纤维的种类是非常多的， 实际得到的应力 应变曲线具有各种各样的形状。其典型形式如下。 （二）拉伸图上的有关指标： 1、断裂点的指标（前面已经介绍） 原理 D 2、初始模量：纤维材料拉伸曲线的起始较直部分伸直延长线上的应力与应变之 比。 （画线作图，并定义公式，单位） 3、屈服点 f 的应力、应变拉伸曲线由伸长较小部分转向伸长较大部分的转折点 （产生明显塑性变形的最小应力点）屈服点所代表的物理概念是什么呢？从材料 力学方面，对于金属材料；屈服点的概念是相当明确的，应变在屈服点以下，是 完全可恢复的，而屈服点以上就要产生塑性变形（不可恢复的变形） 是有一个点 的界限的。但对于我们的纺织材料则不然，屈服转变是一个区间而不是一个点， 在屈服点以下，变形绝大部分是弹性变形，有很少部分的变形是塑性， 而屈服点 以上部分所产生的塑性变形较多，但仍有弹性变形的存在。 尽管纺织材料的屈服 发生在一个区间上，但我们仍希望用一个点来表示，这样便于分析和解决问题。 屈服点高的纤维， 其织造的织物的保形性就好， 不易起拱， 起皱，抗永久（塑性） 变形的能力强。（介绍求取屈服点的作图方法） 4、断裂功 （1）断裂功 W （2）体积比功 Wav 拉断单位体积纤维所需要的功。 （3）质量比功 Wam拉断单位质量纤维所需要的功。 （4）比功 Wa 拉断单位细度单位长度纤维所需要的功。 （5）功系数 曲线下面积 / (P0 ·L0)所包的矩形面积。 第二节 影响纤维断裂的外在因素 一、 温、湿度 二、 试样长度试样愈长，强力愈低。因为沿纤维长度方向，强度是不均一的， 纤维总是在最薄弱处断裂，试样愈长，出现最薄弱环节的概率越大，越容易发生 断裂，强力下降 弱环定理（举例说明之） 三、 纤维根数（再次强调）束纤维中的纤维根数愈多，由束纤维强力计算得的 平均单纤维强力愈低，而且比单根测量时的平均强力低。（断裂的不同时性，亦 举例说明） 四、 拉伸速度（弱环定律）一般情况下，随拉伸速度增加，断裂强力，初始模 量，屈服应力均会提高，而断裂伸长无一定规律。 五、 拉伸形式（或仪器类型）（1）等速牵引（ CRT） （2）等加负荷（ CRL） （3） 等速伸长（ CRE） ，此方法现在为国际推广方法。 第三节 粘弹体力学特征 一、 粘弹性的概念：粘弹性质也叫流变性质。物体（包括液态）在力的作用下， 会发生形状尺寸的变化 即形变（变形）常用应变来表示 （变形量与原尺寸之 比） 。最单纯的形变形式有两种：理想弹性变形（虎克变形）；纯粘性流动（牛顿 变形） 。这两种基本变形的应力应变关系如下：虎克变形：； -应力，E- 模量， -应变牛顿变形：； 粘滞系数， t-时间对以高分子为主要组成 物质的纤维来讲，它不仅具有弹性，而且也具有粘性， 这种粘性与弹性的组合即 为粘弹性，具有粘弹性的物体即为粘弹体，从应力应变的变化特性方面看，可以 将 “ 材料在外力作用下，应力应变的关系随时间而变的性能” 叫做粘弹性。 二、 三种变形 （一） 、急弹性变形 （二） 、缓弹性变形 原理 D （三） 、塑性变形 虽然我们把纤维的变形分为三类逐一来说明，但实际上他们之间是互相联 系，互相制约的，使总变形是时间的条件值，在材料受外力时，它们同时出现， 只是在不同时间，不同负荷或不同拉伸阶段时它们间的比例不同而己。 三、 蠕变与应力松驰蠕变：在一定（固定）的拉伸（负荷）条件下，纤维 的变形随时间逐渐增加的现象。 应力松驰：当纤维被拉伸到一定变形值，保持恒定时，其内应力随时间逐渐 减小的现象。 蠕变和应力松弛实质上是一个问题的两个方面：都是反映大分子链 不断作构象改变的运动情况。 四、 纤维的弹性与疲劳 （一） 、纤维的弹性：纤维的弹性是指纤维承受负荷后产生变形，负荷取除 后，具有恢复原来尺寸和形状的能力，它影响到纺织材料的： 耐磨性，抗折皱性， 手感，尺寸稳定性，耐冲击性，抗废劳性等许多性能。纤维的弹性包含变形能力 与变形的恢复能力两方面。通常只讲变形的恢复能力。常用两类指标来表示：弹 性恢复率 = （根据恢复时间可分为急，缓两种弹性恢复，根据 作用形式又可分为：定负荷弹性恢复和定伸长弹性恢复） （通过拉伸曲线获得，这一指标与织物的抗折皱性， 耐疲劳破坏关系密切。 ） (二)、疲劳小应力长期作用下发生的破坏，就叫疲劳。这是一种最普遍的破坏形 式。影响疲劳的因素主要有： （1）纤维的结构与性能（分子链的变形能力及变形后的恢复能力大，则耐疲劳） （2）负荷大小 （3）作用方式（引出：疲劳耐久限） ：作用时间，恢复时间，频率等 （4）温湿度 仪器简介 1 仪器全貌 JQN04C 纳米纤维张力仪 ,如图 1 所示。 1 2 3 4 5 （1）微力传感器（ 2）光源（ 3）下移动平台（ 4）连续变倍镜筒 （5）CCD 输出终端 与 JQN04C 纳米纤维张力仪相配的计算机。如自带计算机， 建议配置如下 或更高级： IBM兼容个人机 586 以上的计算机（便携机也可） ；32M以上内存； 至少 50M硬盘 空间；有一个正常工作的COM1 通讯口。 配置清单 JQN04C 纳米纤维张力仪主机一台， 组成部分 : 光源,CCD 摄像头，连续变倍光学系统，微力传感器 ,调整平台 与 JQN04C 纳米纤维张力仪相对应的配件，包括： 串口延长线壹根 张力夹壹套 视频采集卡壹个 驱动盘壹张 说明书壹份 准备工作 2 拆箱 1纸箱中装有标准组件、主机、以及其它配件 2检查标准组件和配件是否与手册中列出的清单符合 拆箱过程中小心轻放。 请用双手取出主机。 请不要在样品台和传感器上用力，否则会发生损坏。 发现运输过程中有损坏的情况，请与我们或销售商联系，请不要自行拆 装仪器。 安装 将九针电缆线连接仪器和计算机的COM1 通讯端口，电源线连接仪器和电 源插座，如图 3 所示。 图 3 仪器连接示意图 连接好仪器和计算机以后，再对显示器作设置，颜色选择增强色16 位，屏 幕区域位 800*600 ，如图 4 所示。 准备工作 3 图 4 显示器设置示意图 防止仪器的故障和损坏，安装过程中避免以下情况： 倾斜大量的积尘剧烈摇晃和不稳定太潮湿 极端高温和低温或者温度变化过大 安放有腐蚀性气体的地方和不方便操作的地方 应将 JQN04C 纳米纤维张力仪安装于无振动的平台上，最好使用隔振平台。 使用 JQN04C 纳米纤维张力仪时，应注意强电对电源的干扰，并且有良好 的接地措施。 使用 JQN04C 纳米纤维张力仪时 , 在室内禁止使用无线通讯设备和一定功 率的干扰源。 连接电缆前， 关闭本仪器所有电源。电源电缆必须最后插上。连 接带电电源电缆可能发生触电。 不要用湿的手插电源线或者触摸带电仪器，这可能引起触电。 请使用正确的交流电源电压， 使用不同的电压将破坏电线， 导致 触电、烧焦和着火。 同一个插座上避免连接多个电器。插座易引起过载， 可能导致着 火。 基本操作 4 请在正式作测试前，确认已经牢记以下注意事项： 第一、仪器方面： 1、 应确保主机已经预热5 分钟，即在正式测试前先将主机打开五分钟， 等系统稳定后方可使用。本步骤目的是为了使传感器预热平衡。 2、 若需要进行温度湿度控制，请另外选购恒温控制设备。 3、 CCD 电源、图像传输线、 COM 口控制线、主机电源是否都已连接 好。 第二、测试过程方面： 1、 实验最好在标准实验室中进行，由于纤维有一定的吸湿能力，因此 温度和湿度能有一定控制，室内无风。 2、 传感器很精密，需要特别保护，装样过程中一定要小小保护传感器。 3、 连续变倍镜筒上的标尺在设定位置，其位置和放大倍速精密相连。 4、 传感器在正常位置，下平台回到初始位置。 5、 实验中有任何异常请关闭电源，保护传感器。 基本操作 5 测试方法： 联机测试步骤如下： 一 第一步、打开仪器开关，打开电脑，调出JQN04C 纳米纤维张力 仪（JQN04C.EXE ）应用程序，主界面如图5 所示。 图 5 主界面示意图 第二步、在“ Option ”菜单中点击“ connect ”选项，如图 7 所示， 连接计算机与仪器， 如果连接成功，则屏幕右上角实测数据会不断更新； 如果连接失败，会有提示“Connect error ！ ” 。 图 6 设置界面 基本操作 6 第三步、将纤维加入夹头中，通过合拢夹头，让纤维在夹头中心位 置，并在选项菜单中点击“设置”选项，设置测量速度、力的量程、 实验模式和实验参数。 如图 6 所示。注：速度必须通过小上下箭头调整， 纤维短速度可适当调慢。力1 量程为拉伸用量程，力2 为量程，设定 好后按“确认”存储设定。拉伸模式和模式一定要区分。 图 7 图像保存 第四步、再次检查纤维夹头有无夹好，下夹头有没回到初始位置或 者合适的位置，纤维有无在夹头中央。“活动图像”利用显微系统进一 步调整，进行图像保存“File” “Save as ” 。如图 7 基本操作 7 第五步、一切就绪，准备实验，按“力值零”进行力值清零处理， 再按“记录”开始实验。实验将按照设定模式进行实验，拉伸模式时下 平台向下开始记录，模式时下平台向上开始记录，如图8。 图 8 测量控制界面 第六步、当纤维完成拉伸或过程后，按“停止”结束测量记录后， 先按“曲线存盘”保存曲线数据，需要注意的是该数据和刚才图像存盘 的位置一致。按“计算”即可根据先前的其它设定参数，直接计算出主 要指标结果。如图8 所示。 基本操作 8 图 9 刷新 清零 第七步、松开去除纤维，按“向上”“向下”直到下夹头再次回到 初始位置，加入另一根纤维进行实验。“刷新”“活动图像”“清零”重 复上述过程，让该组纤维全部完成实验，如图9。 第七步、进行数据深度处理，如图9 所示，点“图像测量”可对监 测的图像进行距离测量。“曲线读入”在程序中直接再现记录曲线， 也可导入 EXCEL 进行曲线再分析。 第八步、实验中遇到特殊情况可按“停止”停止测量，按“向上” “向下”调整后，回到初始位置后再进行实验。所有实验结束后，关闭 程序，再关闭主机电源开关。 仪器校正 9 校正步骤 仪器出厂前已进行传感器读数校正，仪器长期未使用或搬动可能出现较大 误差。用户可以根据一下的步骤进行手工校正。校正步骤如下： 在仪器正前方找到调节电阻的小孔，调节时需使用无感调节螺丝刀。 电脑上调用应用程序JQN04C.EXE 。 将仪器与电脑沟通，点击软件上清零键。 在传感器上挂上 100g 砝码， 调节电阻，使程序屏幕上的重力 98cN+0.5 （将 吊环置于传感器挂钩上，然后调零，再将砝码置于吊环上） 在传感器上挂上 50g 砝码， 调节电阻，使程序屏幕上的重力 49dyn+0.5 （将 吊环置于传感器挂钩上，然后调零，再将砝码置于吊环上） 仪器出厂前已进行显微系统已进行过矫正和调整，位置合适，如果仪器长 期未使用或搬动可能出现较大误差。用户可以根据一下的步骤进行手工校正。 校正步骤如下： 把显微接物测微尺放在夹头处，矫正光路位置和对中性。 电脑上调用应用程序JQN04C.EXE 。 将仪器与电脑沟通，活动图像。 调整镜筒位置（包括左右上下和物距） 找到标尺后，冻结图像，图像存盘，利用图像测量计算固定距离的象素点 数，即可重新获得该焦距处的发大倍率。 附录 10 承诺 用户在使用时遇到一些自己无法解决的问题，请及时与本公司联系， 便于本 公司帮助解决。如果用户不方便直接电话联系，或出现的问题比较复杂， 或者有 好的建议，可以发E-mail 给本公司，本公司收到后，会迅速对用户作出响应。 特别欢迎将特殊样品在实验中产生的特殊情况告诉我们。 联系方式 出品：上海中晨数字技术设备有限公司 地址：上海市千阳路271弄 金江工业园 9 号 3 楼 电话：021-52690401，52690402，52690471,52690472, 15900766766 技术支持： 15900766711 传真：021-52690473 邮编：200333 中晨公司邮箱： rich2007188.com 中晨官方网站： www.powereach.com 中晨仪器论坛：www.china17bbs.com 联系人：陈先生（销售部）刘先生（纤维部）