分辨率是反映試驗機在保證測量精度的前提下，可達到最低起測點(diǎn)的主要指標。使該機能達到較寬的測量范圍。一機多用，使用范圍廣?？蔀橛脩?hù)節省大量資金。
一、測量分辨率的目的和意義:在同等線(xiàn)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(mǎn)度的測量系統，在要求測量系統線(xiàn)性精度達到±1%、滿(mǎn)度的0.4%作為起測點(diǎn)時(shí)，系統的分辨率必須達到1/100000分辨率。如果在要求測量系統線(xiàn)性精度達到±1%、滿(mǎn)度的0.2%作為起測點(diǎn)，那么系統的分辨率必須達到1/200000分辨率。如果沒(méi)有高的分辨率，就不會(huì )有寬的測量范圍。但同時(shí)有了高的分辨率，在寬的測量范圍內，達不到同等精度，那么高分辨率也就沒(méi)有達到實(shí)際的意義。
二、關(guān)于測量
測量系統分交流放大和直流放大，國內大多數廠(chǎng)家全是采用直流放大器，零點(diǎn)飄移、溫度飄移及長(cháng)時(shí)飄移是直流放大器無(wú)法解決的技術(shù)難題。目前試驗機的測量系統有三種：
1、分檔的測量系統：是分檔測量放大器。事先選擇檔好位，只能在此范圍內進(jìn)行測量試驗。試驗機測量范圍比較小。如果對不了解的材料進(jìn)行試驗時(shí)，選擇錯了不能完成試驗。該技術(shù)早在80年代初就已經(jīng)淘汰。
2、內部換檔的測量系統（濟南試金、上海華龍、深圳三思）：表面上是連續測量不分檔，實(shí)際上是內部分檔，自動(dòng)換檔的產(chǎn)品。一般是從最低檔開(kāi)始，在該檔測量范圍不夠時(shí)自動(dòng)換到上一檔，但在換檔瞬間電壓會(huì )出現階躍變化，產(chǎn)生測量突跳，由于電壓的瞬間階越變化，對于等應力控制或等應變控制來(lái)說(shuō)，會(huì )出現階段的震蕩的試驗曲線(xiàn)，有些廠(chǎng)家將這一現象用軟件處理，不顯示在屏幕上。這一現象同時(shí)對伺服連續控制會(huì )產(chǎn)生嚴重影響，嚴重影響控制效果和控制精度。計算機顯示出的平滑曲線(xiàn)，是被人為處理后的不真實(shí)曲線(xiàn)，這樣的曲線(xiàn)無(wú)法真實(shí)反映試樣本身的特性。不能滿(mǎn)GB/T228-2002金屬材料 室溫拉伸試驗法的要求。（以100 kN試驗機為例，衰減10倍當時(shí)，該機相當于10kN試驗機，試驗力加到10kN時(shí)，測量系統輸出電壓滿(mǎn)度為10V，當力值接近10kN換到下一檔即衰減5倍當時(shí)，相當于20kN試驗機，此時(shí)測量系統輸出滿(mǎn)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。另外濟南的控制精度最高才能達到5%，樣本根本沒(méi)有控制精度指標，因為根本做不到真正的純閉環(huán)控制。是假閉環(huán)。
3、關(guān)于傳感器：負荷傳感器，是直接測力，與周?chē)慕橘|(zhì)不發(fā)生影響，具有較高的可靠性。應變片直接貼在高剛度的彈性體上，同時(shí)具有零點(diǎn)、線(xiàn)性補償及溫度補償直接作在傳感器內，具有極高的線(xiàn)性、穩定性、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(guò)液壓油到傳感器在轉換成力值，轉換過(guò)程的準確與否與主機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(kāi)始時(shí)噸位小摩擦力比較大，隨著(zhù)試驗力的增加，系統壓力增大，油缸的間隙油內瀉增大，摩擦力才逐漸減少。尤其是做不規則試樣試驗時(shí)，油缸的活塞與缸壁摩擦力增大，整個(gè)試驗過(guò)程摩擦力無(wú)規律可言，測力的穩定性較差，直接影響測力的線(xiàn)性，測量范圍只能做到2%-100%,不可能做到負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，很難達到負荷傳感器的測量精度水平。即使想辦法達到也是通過(guò)在檢定的條件下人為修正才可滿(mǎn)足，一旦做試驗時(shí)與當時(shí)修正的線(xiàn)性規律不可能一樣，對試驗力精度、穩定性及可靠性產(chǎn)生較大影響，對整機狀態(tài)也會(huì )產(chǎn)生影響。
此外由于液壓傳感器時(shí)間接測力，靈敏度較低，反應遲緩，對控制有較大的影響，濟南的控制精度最高也只能達到5%，達到此精度與手閥加荷就沒(méi)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，負荷傳感器的靈敏度一般是2-3MV/V是一個(gè)固定穩定的數值，剛度大，不易損壞，反應較快，是高檔試驗機必備的傳感器之一。液壓傳感器的靈敏度只有0.7-0.8MV/V,反應較慢，不可能實(shí)現高精度的電液伺服控制。另外負荷傳感器價(jià)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、穩定性，可靠性、耐用性及各方面都沒(méi)有可比性。
4、連續測量不分檔的測量系統：還有一種是以金力公司產(chǎn)品為代表的國產(chǎn)測量系統和德國進(jìn)口的DoLi電箱，真正實(shí)現連續測量不分檔，達到了1/200000測量分辨率。
有些廠(chǎng)家稱(chēng)可達到1/240000、1/250000甚至1/500000測量分辨率，既然達到如此高的分辨率，根本無(wú)須分檔，而影響整機的控制。就是因為連1/100000都達不到，沒(méi)有辦法只能采用分檔測量。另外即使達到相應分辨率所對應的效果，從測量范圍即測量起測點(diǎn)，和該點(diǎn)能夠達到的測量精度就可以看出來(lái)了。目前國外最高也只能做到1/200000。因為再高的AD片世界上還沒(méi)有生產(chǎn)出來(lái)。
金力公司生產(chǎn)的產(chǎn)品測量系統是真正實(shí)現了1/200000測量分辨率，連續測量、內外不分檔，實(shí)現了寬范圍、高精度測量。
以100kN試驗機為例： 分檔產(chǎn)品： 1、 2、 5、 10、 20、 50六檔。
分擋后的滿(mǎn)度： 100 50 20 10 5 2（kN）
對100kN試驗機來(lái)說(shuō)，各檔的試驗機滿(mǎn)度如上，從而最小滿(mǎn)度為衰減50倍檔時(shí)2kN，那么試驗機的最小起測點(diǎn)為2kN 的20%，即為0.4kN。
金力公司的測量范圍為滿(mǎn)度的0.4%~100%也正是0.4kN。當分辨率為1/100000時(shí)0.4kN可顯示400個(gè)字。精度達到±1%也就是誤差小于4個(gè)字的變化。而1/200000分辨率時(shí)。它相當相于七檔1、2、5、10、20、50、100，測量范圍可達到滿(mǎn)度的0.2%~100%，0.2%×200000=400字。精度達到±1%也就是誤差小于4個(gè)字的變化。
（以600kN為例，100000萬(wàn)分辨率0.4%-100%FS的測量范圍，對應得力值范圍為2.4kN-600kN
200000萬(wàn)分辨率0.2%-100%FS的測量范圍，對應得力值范圍為1.2kN-600kN
300000萬(wàn)分辨率0.1%-100%FS的測量范圍，對應得力值范圍為0.6kN-600kN）
而有的廠(chǎng)家的測量范圍1%-100%FS的測量范圍，對應得力值范圍為6.0kN-600kN。其真實(shí)的測量分辨率才達到1/60000，連1/100000到達不到。
三、關(guān)于控制
只有高精度連續測量，才能實(shí)現高精度的連續控制。目前由于真正的全量程連續測量的測量技術(shù)，多數廠(chǎng)家尚無(wú)能力解決，多數采用的內部分檔、自動(dòng)換檔產(chǎn)品。而且有的廠(chǎng)家采用假閉環(huán)即開(kāi)環(huán)控制。不能實(shí)現計算機全過(guò)程的高速全自動(dòng)跟蹤反饋，只是計算機給定一個(gè)值，不管控制對象結果如何。因此無(wú)法保證全量程的控制精度，只能分段。對電子萬(wàn)能試驗機來(lái)說(shuō)，由于是機械無(wú)間隙傳動(dòng)，因此等位移、等應變控制影響不大，而對等應力控制，對不均勻的材料來(lái)說(shuō)實(shí)在談不到控制精度這一問(wèn)題了。而對于電液伺服試驗機來(lái)說(shuō)，由于各種閥及缸存在著(zhù)內泄,是非理想的執行元件，因此各廠(chǎng)家就連控制精度都不能提出，因為開(kāi)環(huán)控制根本做不到。對于剛性材料在變形均勻時(shí)，稍好的控制精度能達到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(wú)法談了。而金力公司生產(chǎn)的是真正全數字式閉環(huán)伺服控制系統，通過(guò)PID調節結合先進(jìn)的控制理論，實(shí)現了真正的計算機控制高速閉環(huán)反饋。實(shí)現各種控制的無(wú)擾動(dòng)切換。結合高精度寬范圍的測量的系統，配備精確的主機及液壓伺服系統，使得各種控制方式（等應力、等應變、等位移、恒應力、恒應變、恒位移）控制精度遠優(yōu)于±0.5%設定值。無(wú)級調速,各種控制速度及控制方式可在試驗過(guò)程中任意平滑切換?？勺孕性O置控制參數, 實(shí)現程序自動(dòng)運行，可進(jìn)行三角波、正弦波、梯波等低周循環(huán)及用戶(hù)自行設計的各種組合波形試驗。 |
