航空计测技术
AVIATION METROLOGY &
MEASUREMENT TECHNOLOGY
1999年 第2期 No.2 1999



电液伺服疲劳试验机负荷
系统失准调整和校准
杨宗英
　摘　要　叙述了美国MTS公司生产的MTS—810(809)系列电液伺服疲劳试验机负荷系统、DC检测器和量程校准模块的原理、调整方法和力值校准方法。
　　关键词　疲劳试验机负荷系统　调整　校准
Adjustment and Calibration of Inaccuracy of Electro-hydraulic Servo 
Fatigue Testing Machine Load Detector System

Yang Zongying
　　Abstract　This paper describes the principle,adjusting method and force value calibrating method of the MTS-810(809) series electro-hydraulic servo fatigue testing machine load detector system,DC detector and span calibrating module made in MTS Corp.U.S.A
　　Key words　Fatigue testing machine load detector system,Adjustment,Calibration

　　美国MTS公司生产的MTS—810(809)系列电液伺服万能疲劳试验机是集机械、电子、计算机、液压于一体的高技术密集型大型材料试验机系统。由于该机经常是在高温、低温或腐蚀条件下做各种不同载荷、不同波形的长时间疲劳试验；因此，由于机械部件的磨损、电子元件的老化以及其它原因而造成负荷 测控系统的示值失准是不可避免的。作为力值计量检定人员应能对其进行正确调整和校准。
1　MTS—810(809)负荷测控系统的工作原理
　　闭环负荷系统是由给定发生器、伺服回路调节器、伺服阀驱动器、主机、力值传感器、传感器调节器、量程校准模块及差值检测器、极限检测器等部分组成。如图1所示。

　图1　负荷系统测控原理框图
1—Gain；2—△K；3—Servo；4—Excitation
　   当给定发生器给出设定的波形、频率和负荷时，由于此时力值传感器没有受外力作用，电桥处于平衡状态，输出为零，即控制系统反馈信号为零。那么给定信号(E给)与反馈信号(E反)比较后有差值信号(e＝E给－E反)输出，并送给伺服回路调节器经放大后，输送给伺服阀驱动器，从而使伺服阀动作。经过液压活塞给试样施加一定的力值，此时，力值传感器受力产生不平衡电压信号，经传感器调节器放大后，送到比较器与给定信号比较，当差值信号为零时，整个环控制系统处于平衡状态，此时指示器指示出施加的负荷，并显示出波形图。
2　量程校准模块
　　量程校准模块是处于反馈回路当中，针对不同的量程，而与之相匹配的活动校准插块。它的面板部有Gain、△K、Servo、Excitation四个电位器可调，其位置在试验机出厂前已经调整好。它们的各自作用是：Gain：为增益调节，确保传感器输出后的信号放大到±10 V FS。△K：使传感器输出后的信号正负具有对称型。Servo：伺服电压调节，使系统获得最佳的系统响应。Excitation：给传感器提供一个直流激励电压，这个电压是依据传感器的设计要求而确定的。
3　负荷系统失准的调整和校准
　　我院采用JDD—B力值检定标准器装置，依据JJG556—88国家检定规程，对MTS—810 疲劳试验机进行调整：
　　1)标准装置和被校试验机接通电源，并调整到各自的正常工作状态。预热30 min后，将标准测力传感器与试验机上夹头相连接，并关掉试验机的液压源，此时标准装置与被校试验机均处于开环状态。
　　2)调整标准装置和被校试验机的开环零点。
　　3)根据JDD—B标准装置检定合格证书，反复调整“拉标”和“压标”电位器，使显示值与证书中的“标定数”一致。同样检查试验机的“标定数”是否与校准合格证书中的“标定数”相一致。
　　4)将试验机下夹头与力值传感器相连，便可以进行“调整”工作：
　　a.选定某一量程档，分别施加压向负荷：－20％FS和－80％FS。若示值相对误差不超过±1.0％，那么，可以调整“量程校准模块”上的Gain电位器，使示值误差在±1.0％之间。
　　b.在同一档，拉向加荷＋20％FS，＋80％FS。根据JDD—B标准装置，可以调整△K电位器，使该检查点的示值误差不超过±1.0％。经过上述调整，可以说该机的拉、压向负荷在某一档负荷的示值误差基本上满足校准要求，可以进行正式校准。如图2所示。

图2　量程校准模块的作用
　　另外，值得注意的是切不可只调整压向负荷点，而忽视拉向的调整。有的检测者认为压向合格，拉向则一定合格，这是一个错误的认识。
　　依据JJG556—88国家检定规程，采用满足计量检定系统表要求的我院最高标准器，即JDD—B力值检定标准装置，对MTS—810(809)疲劳试验机进行力值校准
　　1)静态试验力校准
　　首先分别调整标准装置和被校试验机的开环零点，预压或预拉三次，然后检查标准与被校双方的标定数后，可以进行逐档、逐向、逐级加荷校正负荷力值，每一档、每一方向校正点一般不少于五点，即20％、40％、60％、80％、100％FS，每一检定点校三次，然后，根据JJG556—88规程要求进行数据处理。其示值相对误差和示值相对变动性均应不超过±1.0％。若试验机示值误差个别点超差，应重新调整Gain和△K直至示值相对误差满足要求为止。
　　2)动态试验力校准
　　动态力校准必须在静态力校准合格的条件下方可进行。根据JJG556—88规程，一般选择三个频率点如：1 Hz、10 Hz、30 Hz(或50 Hz)，正弦波形进行R＝－1的对称动态力校准。动态示值误差不超过±3.0％为合格。
　　3)长时稳定性校准
　　选择一个常用的频率和负荷点进行10 min10点采样，其示值相对变动性不超过3.0％。
　　只有经过静、动和长时稳定性的三项全面校正合格，才能证明当初的调整是成功的。
4　举例
　　广州一台MTS—810电液伺服疲劳试验机失准后的调校对照结果如表1。
　　表1中数据表明：笔者依据JJG556—88国家检定 规程对该试验机校准合格后的标定数，与美国MTS公司出厂合格证书中的标定数比较，相对误差不大于0.1％；该机调整前负荷系统标定数与JDD—B标准器校准合格后的标定数比较，最大相对误差达到1.2％。据了解有人曾对该机进行过单方向(压向)的“调整”和“校准”。显然这是导致本次调整前校准不合格的主要原因。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表　1　　　　　　　　　　　　V

500 kN传感器出厂检定证书标定数调校前检查标定数经JDD—B标准器调整
合格后标定数
500 kN档＋8.337＋8.307＋8.340
250 kN档＋8.537＋8.455＋8.543
100 kN档＋8.380＋8.282＋8.385
50 kN档＋8.360＋8.287＋8.359

　
　　杨宗英：36岁　男　工程师
作者单位:北京航空材料研究院，北京市，100095
　
参考文献
　[1]　MTS Systems Corp.458.11 DC Controller Manual.1989
　[2]　MTS Systems Corp.Model 468.80 Data Display Hardware Product Manual.1983

　　　　1998-08-03收稿
