分辨率是反映試驗(yàn)機(jī)在保證測量精度的前提下，可達(dá)到最低起測點(diǎn)的主要指標(biāo)。使該機(jī)能達(dá)到較寬的測量范圍。一機(jī)多用，使用范圍廣。可為用戶節(jié)省大量資金。
一、測量分辨率的目的和意義:在同等線性精度條件下，提高測量分辨率可以得到寬的測量范圍。例如以100kN為滿度的測量系統(tǒng)，在要求測量系統(tǒng)線性精度達(dá)到±1%、滿度的0.4%作為起測點(diǎn)時，系統(tǒng)的分辨率必須達(dá)到1/100000分辨率。如果在要求測量系統(tǒng)線性精度達(dá)到±1%、滿度的0.2%作為起測點(diǎn)，那么系統(tǒng)的分辨率必須達(dá)到1/200000分辨率。如果沒有高的分辨率，就不會有寬的測量范圍。但同時有了高的分辨率，在寬的測量范圍內(nèi)，達(dá)不到同等精度，那么高分辨率也就沒有達(dá)到實(shí)際的意義。
二、關(guān)于測量
測量系統(tǒng)分交流放大和直流放大，國內(nèi)大多數(shù)廠家全是采用直流放大器，零點(diǎn)飄移、溫度飄移及長時飄移是直流放大器無法解決的技術(shù)難題。目前試驗(yàn)機(jī)的測量系統(tǒng)有三種：
1、分檔的測量系統(tǒng)：是分檔測量放大器。事先選擇檔好位，只能在此范圍內(nèi)進(jìn)行測量試驗(yàn)。試驗(yàn)機(jī)測量范圍比較小。如果對不了解的材料進(jìn)行試驗(yàn)時，選擇錯了不能完成試驗(yàn)。該技術(shù)早在80年代初就已經(jīng)淘汰。
2、內(nèi)部換檔的測量系統(tǒng)（濟(jì)南試金、上海華龍、深圳三思）：表面上是連續(xù)測量不分檔，實(shí)際上是內(nèi)部分檔，自動換檔的產(chǎn)品。一般是從最低檔開始，在該檔測量范圍不夠時自動換到上一檔，但在換檔瞬間電壓會出現(xiàn)階躍變化，產(chǎn)生測量突跳，由于電壓的瞬間階越變化，對于等應(yīng)力控制或等應(yīng)變控制來說，會出現(xiàn)階段的震蕩的試驗(yàn)曲線，有些廠家將這一現(xiàn)象用軟件處理，不顯示在屏幕上。這一現(xiàn)象同時對伺服連續(xù)控制會產(chǎn)生嚴(yán)重影響，嚴(yán)重影響控制效果和控制精度。計(jì)算機(jī)顯示出的平滑曲線，是被人為處理后的不真實(shí)曲線，這樣的曲線無法真實(shí)反映試樣本身的特性。不能滿GB/T228-2002金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)法的要求。（以100 kN試驗(yàn)機(jī)為例，衰減10倍當(dāng)時，該機(jī)相當(dāng)于10kN試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)力加到10kN時，測量系統(tǒng)輸出電壓滿度為10V，當(dāng)力值接近10kN換到下一檔即衰減5倍當(dāng)時，相當(dāng)于20kN試驗(yàn)機(jī)，此時測量系統(tǒng)輸出滿度電壓仍為10V。但10kN在該檔電壓輸出卻變?yōu)?V，電壓瞬間掉下一半，必然出現(xiàn)控制震蕩，影響全量程控制。）該技術(shù)早在80年代末就已經(jīng)淘汰了。另外濟(jì)南的控制精度最高才能達(dá)到5%，樣本根本沒有控制精度指標(biāo)，因?yàn)楦咀霾坏秸嬲募冮]環(huán)控制。是假閉環(huán)。
3、關(guān)于傳感器：負(fù)荷傳感器，是直接測力，與周圍的介質(zhì)不發(fā)生影響，具有較高的可靠性。應(yīng)變片直接貼在高剛度的彈性體上，同時具有零點(diǎn)、線性補(bǔ)償及溫度補(bǔ)償直接作在傳感器內(nèi)，具有極高的線性、穩(wěn)定性、靈敏性。是目前世界上最通用的高精度傳感器。而液壓傳感器是間接測力，通過液壓油到傳感器在轉(zhuǎn)換成力值，轉(zhuǎn)換過程的準(zhǔn)確與否與主機(jī)油缸的摩擦力的大小有直接關(guān)系，更主要的是油缸的摩擦力是不均勻，對零點(diǎn)影響較大，開始時噸位小摩擦力比較大，隨著試驗(yàn)力的增加，系統(tǒng)壓力增大，油缸的間隙油內(nèi)瀉增大，摩擦力才逐漸減少。尤其是做不規(guī)則試樣試驗(yàn)時，油缸的活塞與缸壁摩擦力增大，整個試驗(yàn)過程摩擦力無規(guī)律可言，測力的穩(wěn)定性較差，直接影響測力的線性，測量范圍只能做到2%-100%,不可能做到負(fù)荷傳感器的測量范圍0.4%-100%。
另外液壓油的溫度的變化，直接影響傳感器的零點(diǎn)飄移，很難達(dá)到負(fù)荷傳感器的測量精度水平。即使想辦法達(dá)到也是通過在檢定的條件下人為修正才可滿足，一旦做試驗(yàn)時與當(dāng)時修正的線性規(guī)律不可能一樣，對試驗(yàn)力精度、穩(wěn)定性及可靠性產(chǎn)生較大影響，對整機(jī)狀態(tài)也會產(chǎn)生影響。
此外由于液壓傳感器時間接測力，靈敏度較低，反應(yīng)遲緩，對控制有較大的影響，濟(jì)南的控制精度最高也只能達(dá)到5%，達(dá)到此精度與手閥加荷就沒什么兩樣了。
關(guān)于傳感器的幅寬，主要是針對傳感器的靈敏度而言，負(fù)荷傳感器的靈敏度一般是2-3MV/V是一個固定穩(wěn)定的數(shù)值，剛度大，不易損壞，反應(yīng)較快，是高檔試驗(yàn)機(jī)必備的傳感器之一。液壓傳感器的靈敏度只有0.7-0.8MV/V,反應(yīng)較慢，不可能實(shí)現(xiàn)高精度的電液伺服控制。另外負(fù)荷傳感器價格比較昂貴，一般是液壓傳感器的十倍以上。100噸以上的傳感器，有高出20倍以上。而一般液壓傳感器在500元左右，從精度、穩(wěn)定性，可靠性、耐用性及各方面都沒有可比性。
4、連續(xù)測量不分檔的測量系統(tǒng)：還有一種是以金力公司產(chǎn)品為代表的國產(chǎn)測量系統(tǒng)和德國進(jìn)口的DoLi電箱，真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量不分檔，達(dá)到了1/200000測量分辨率。
有些廠家稱可達(dá)到1/240000、1/250000甚至1/500000測量分辨率，既然達(dá)到如此高的分辨率，根本無須分檔，而影響整機(jī)的控制。就是因?yàn)檫B1/100000都達(dá)不到，沒有辦法只能采用分檔測量。另外即使達(dá)到相應(yīng)分辨率所對應(yīng)的效果，從測量范圍即測量起測點(diǎn)，和該點(diǎn)能夠達(dá)到的測量精度就可以看出來了。目前國外最高也只能做到1/200000。因?yàn)樵俑叩腁D片世界上還沒有生產(chǎn)出來。
金力公司生產(chǎn)的產(chǎn)品測量系統(tǒng)是真正實(shí)現(xiàn)了1/200000測量分辨率，連續(xù)測量、內(nèi)外不分檔，實(shí)現(xiàn)了寬范圍、高精度測量。
以100kN試驗(yàn)機(jī)為例： 分檔產(chǎn)品： 1、 2、 5、 10、 20、 50六檔。
分擋后的滿度： 100 50 20 10 5 2（kN）
對100kN試驗(yàn)機(jī)來說，各檔的試驗(yàn)機(jī)滿度如上，從而最小滿度為衰減50倍檔時2kN，那么試驗(yàn)機(jī)的最小起測點(diǎn)為2kN 的20%，即為0.4kN。
金力公司的測量范圍為滿度的0.4%~100%也正是0.4kN。當(dāng)分辨率為1/100000時0.4kN可顯示400個字。精度達(dá)到±1%也就是誤差小于4個字的變化。而1/200000分辨率時。它相當(dāng)相于七檔1、2、5、10、20、50、100，測量范圍可達(dá)到滿度的0.2%~100%，0.2%×200000=400字。精度達(dá)到±1%也就是誤差小于4個字的變化。
（以600kN為例，100000萬分辨率0.4%-100%FS的測量范圍，對應(yīng)得力值范圍為2.4kN-600kN
200000萬分辨率0.2%-100%FS的測量范圍，對應(yīng)得力值范圍為1.2kN-600kN
300000萬分辨率0.1%-100%FS的測量范圍，對應(yīng)得力值范圍為0.6kN-600kN）
而有的廠家的測量范圍1%-100%FS的測量范圍，對應(yīng)得力值范圍為6.0kN-600kN。其真實(shí)的測量分辨率才達(dá)到1/60000，連1/100000到達(dá)不到。
三、關(guān)于控制
只有高精度連續(xù)測量，才能實(shí)現(xiàn)高精度的連續(xù)控制。目前由于真正的全量程連續(xù)測量的測量技術(shù)，多數(shù)廠家尚無能力解決，多數(shù)采用的內(nèi)部分檔、自動換檔產(chǎn)品。而且有的廠家采用假閉環(huán)即開環(huán)控制。不能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全過程的高速全自動跟蹤反饋，只是計(jì)算機(jī)給定一個值，不管控制對象結(jié)果如何。因此無法保證全量程的控制精度，只能分段。對電子萬能試驗(yàn)機(jī)來說，由于是機(jī)械無間隙傳動，因此等位移、等應(yīng)變控制影響不大，而對等應(yīng)力控制，對不均勻的材料來說實(shí)在談不到控制精度這一問題了。而對于電液伺服試驗(yàn)機(jī)來說，由于各種閥及缸存在著內(nèi)泄,是非理想的執(zhí)行元件，因此各廠家就連控制精度都不能提出，因?yàn)殚_環(huán)控制根本做不到。對于剛性材料在變形均勻時，稍好的控制精度能達(dá)到5%，而對于變形不均勻、力突然變化較大的材料，如水泥、混泥土塊等，控制精度就無法談了。而金力公司生產(chǎn)的是真正全數(shù)字式閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，通過PID調(diào)節(jié)結(jié)合先進(jìn)的控制理論，實(shí)現(xiàn)了真正的計(jì)算機(jī)控制高速閉環(huán)反饋。實(shí)現(xiàn)各種控制的無擾動切換。結(jié)合高精度寬范圍的測量的系統(tǒng)，配備精確的主機(jī)及液壓伺服系統(tǒng)，使得各種控制方式（等應(yīng)力、等應(yīng)變、等位移、恒應(yīng)力、恒應(yīng)變、恒位移）控制精度遠(yuǎn)優(yōu)于±0.5%設(shè)定值。無級調(diào)速,各種控制速度及控制方式可在試驗(yàn)過程中任意平滑切換。可自行設(shè)置控制參數(shù), 實(shí)現(xiàn)程序自動運(yùn)行，可進(jìn)行三角波、正弦波、梯波等低周循環(huán)及用戶自行設(shè)計(jì)的各種組合波形試驗(yàn)。 |
