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关于传感器、200000测量分辨率及控制
 
   分辨率是反映试验机在保证测量精度的前提下,可达到最低起测点的主要指标。使该机能达到较宽的测量范围。一机多用,使用范围广。可为用户节省大量资金。
   一、测量分辨率的目的和意义:在同等线性精度条件下,提高测量分辨率可以得到宽的测量范围。例如以100kN为满度的测量系统,在要求测量系统线性精度达到±1%、满度的0.4%作为起测点时,系统的分辨率必须达到1/100000分辨率。如果在要求测量系统线性精度达到±1%、满度的0.2%作为起测点,那么系统的分辨率必须达到1/200000分辨率。如果没有高的分辨率,就不会有宽的测量范围。但同时有了高的分辨率,在宽的测量范围内,达不到同等精度,那么高分辨率也就没有达到实际的意义。
   二、关于测量
   测量系统分交流放大和直流放大,国内大多数厂家全是采用直流放大器,零点飘移、温度飘移及长时飘移是直流放大器无法解决的技术难题。目前试验机的测量系统有三种:
   1、分档的测量系统:是分档测量放大器。事先选择档好位,只能在此范围内进行测量试验。试验机测量范围比较小。如果对不了解的材料进行试验时,选择错了不能完成试验。该技术早在80年代初就已经淘汰。
   2、内部换档的测量系统(济南试金、上海华龙、深圳三思):表面上是连续测量不分档,实际上是内部分档,自动换档的产品。一般是从最低档开始,在该档测量范围不够时自动换到上一档,但在换档瞬间电压会出现阶跃变化,产生测量突跳,由于电压的瞬间阶越变化,对于等应力控制或等应变控制来说,会出现阶段的震荡的试验曲线,有些厂家将这一现象用软件处理,不显示在屏幕上。这一现象同时对伺服连续控制会产生严重影响,严重影响控制效果和控制精度。计算机显示出的平滑曲线,是被人为处理后的不真实曲线,这样的曲线无法真实反映试样本身的特性。不能满GB/T228-2002金属材料 室温拉伸试验法的要求。(以100 kN试验机为例,衰减10倍当时,该机相当于10kN试验机,试验力加到10kN时,测量系统输出电压满度为10V,当力值接近10kN换到下一档即衰减5倍当时,相当于20kN试验机,此时测量系统输出满度电压仍为10V。但10kN在该档电压输出却变为5V,电压瞬间掉下一半,必然出现控制震荡,影响全量程控制。)该技术早在80年代末就已经淘汰了。另外济南的控制精度最高才能达到5%,样本根本没有控制精度指标,因为根本做不到真正的纯闭环控制。是假闭环。
   3、关于传感器:负荷传感器,是直接测力,与周围的介质不发生影响,具有较高的可靠性。应变片直接贴在高刚度的弹性体上,同时具有零点、线性补偿及温度补偿直接作在传感器内,具有极高的线性、稳定性、灵敏性。是目前世界上最通用的高精度传感器。而液压传感器是间接测力,通过液压油到传感器在转换成力值,转换过程的准确与否与主机油缸的摩擦力的大小有直接关系,更主要的是油缸的摩擦力是不均匀,对零点影响较大,开始时吨位小摩擦力比较大,随着试验力的增加,系统压力增大,油缸的间隙油内泻增大,摩擦力才逐渐减少。尤其是做不规则试样试验时,油缸的活塞与缸壁摩擦力增大,整个试验过程摩擦力无规律可言,测力的稳定性较差,直接影响测力的线性,测量范围只能做到2%-100%,不可能做到负荷传感器的测量范围0.4%-100%。
另外液压油的温度的变化,直接影响传感器的零点飘移,很难达到负荷传感器的测量精度水平。即使想办法达到也是通过在检定的条件下人为修正才可满足,一旦做试验时与当时修正的线性规律不可能一样,对试验力精度、稳定性及可靠性产生较大影响,对整机状态也会产生影响。
此外由于液压传感器时间接测力,灵敏度较低,反应迟缓,对控制有较大的影响,济南的控制精度最高也只能达到5%,达到此精度与手阀加荷就没什么两样了。
关于传感器的幅宽,主要是针对传感器的灵敏度而言,负荷传感器的灵敏度一般是2-3MV/V是一个固定稳定的数值,刚度大,不易损坏,反应较快,是高档试验机必备的传感器之一。液压传感器的灵敏度只有0.7-0.8MV/V,反应较慢,不可能实现高精度的电液伺服控制。另外负荷传感器价格比较昂贵,一般是液压传感器的十倍以上。100吨以上的传感器,有高出20倍以上。而一般液压传感器在500元左右,从精度、稳定性,可靠性、耐用性及各方面都没有可比性。
   4、连续测量不分档的测量系统:还有一种是以金力公司产品为代表的国产测量系统和德国进口的DoLi电箱,真正实现连续测量不分档,达到了1/200000测量分辨率。
   有些厂家称可达到1/240000、1/250000甚至1/500000测量分辨率,既然达到如此高的分辨率,根本无须分档,而影响整机的控制。就是因为连1/100000都达不到,没有办法只能采用分档测量。另外即使达到相应分辨率所对应的效果,从测量范围即测量起测点,和该点能够达到的测量精度就可以看出来了。目前国外最高也只能做到1/200000。因为再高的AD片世界上还没有生产出来。
   金力公司生产的产品测量系统是真正实现了1/200000测量分辨率,连续测量、内外不分档,实现了宽范围、高精度测量。
   以100kN试验机为例: 分档产品: 1、  2、  5、  10、  20、  50六档。
   分挡后的满度: 100  50   20    10    5     2(kN)
   对100kN试验机来说,各档的试验机满度如上,从而最小满度为衰减50倍档时2kN,那么试验机的最小起测点为2kN 的20%,即为0.4kN。
   金力公司的测量范围为满度的0.4%~100%也正是0.4kN。当分辨率为1/100000时0.4kN可显示400个字。精度达到±1%也就是误差小于4个字的变化。而1/200000分辨率时。它相当相于七档1、2、5、10、20、50、100,测量范围可达到满度的0.2%~100%,0.2%×200000=400字。精度达到±1%也就是误差小于4个字的变化。
  (以600kN为例,100000万分辨率0.4%-100%FS的测量范围,对应得力值范围为2.4kN-600kN
               200000万分辨率0.2%-100%FS的测量范围,对应得力值范围为1.2kN-600kN
               300000万分辨率0.1%-100%FS的测量范围,对应得力值范围为0.6kN-600kN)
   而有的厂家的测量范围1%-100%FS的测量范围,对应得力值范围为6.0kN-600kN。其真实的测量分辨率才达到1/60000,连1/100000到达不到。
   三、关于控制
只有高精度连续测量,才能实现高精度的连续控制。目前由于真正的全量程连续测量的测量技术,多数厂家尚无能力解决,多数采用的内部分档、自动换档产品。而且有的厂家采用假闭环即开环控制。不能实现计算机全过程的高速全自动跟踪反馈,只是计算机给定一个值,不管控制对象结果如何。因此无法保证全量程的控制精度,只能分段。对电子万能试验机来说,由于是机械无间隙传动,因此等位移、等应变控制影响不大,而对等应力控制,对不均匀的材料来说实在谈不到控制精度这一问题了。而对于电液伺服试验机来说,由于各种阀及缸存在着内泄,是非理想的执行元件,因此各厂家就连控制精度都不能提出,因为开环控制根本做不到。对于刚性材料在变形均匀时,稍好的控制精度能达到5%,而对于变形不均匀、力突然变化较大的材料,如水泥、混泥土块等,控制精度就无法谈了。而金力公司生产的是真正全数字式闭环伺服控制系统,通过PID调节结合先进的控制理论,实现了真正的计算机控制高速闭环反馈。实现各种控制的无扰动切换。结合高精度宽范围的测量的系统,配备精确的主机及液压伺服系统,使得各种控制方式(等应力、等应变、等位移、恒应力、恒应变、恒位移)控制精度远优于±0.5%设定值。无级调速,各种控制速度及控制方式可在试验过程中任意平滑切换。可自行设置控制参数, 实现程序自动运行,可进行三角波、正弦波、梯波等低周循环及用户自行设计的各种组合波形试验。

金力试验专业生产:液压式万能试验机电子式万能试验机电液伺服试验机压剪试验机三轴试验机松弛试验机疲劳试验机等系列产品,请通过以下联系方式联系我司 
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