万能材料试验机的数据采集处理

对于万能材料试验机而言，力和位移是不可或缺的二个最基本测量值；人们常常也需要第三个参数，即应变值。这些相互关联的测量值通过试样互相作用影响。试验机移动横梁即可施加力于试样上，该力造成试样的变形并据此产生应变。

为获取位移，载荷和应变的真实值，试验机的控制电子必须满足下面的基本要求：

1.数据采集的同步化
所有通道必须在同一时间点上获取测量数据。要保证这一点，硬件必须在采样时协调保持所有测量通道都在内部时钟的同一时间点。如果有些数字模拟转换器因为种类不同，而无法经外部信号调整其时间基准，那么它们就不适合万能试验机的应用。

2.对不同信号传递时间的修正
不同种类的转换器具有不同的测量信号传递时间。比如说，光电编码器的计数器不存在信号传递时间的问题，而数字/模拟转换器就实际存在信号传递的时间。因此，二个同时获得并且同时传递的数据就会出现数采不同时完成的情况；但是，多个转换器之间传递时间的不同是规律的，因此就可以通过计算来修正这个时间的差异，从而达成数采同步完成。

3.分辨率
所有通道的分辨率不仅需要协调一致而且应该越高越好。对于1级试验机而言，载荷通道在力额定值的0.2%至100%区间必须至少保有100,000码的的分辨率。

4.数采频率
根据EN10002标准，对金属试样的拉伸试验规
定了最低的数据采样频率：
?????? ?????fmin?=?s?/ (ReH?x q) x 100
????? ??????fmin?????:?最低的数采频率；单位量纲: /S?
?????? ???????s??????? :?试样的拉伸速度；单位量纲: MPa/S
?????? ???????ReH????:?上屈服点强度(Rp0,2?)；单位量纲: MPa
?????? ???????q ???????:?显示的相对延迟?(依据标准EN ISO 7500-1)
举例：
假定如下:
?????? ???????s??????? : 60MPa/S
?????? ???????ReH????: 400MPa
?????? ???????q ???????: 0.5%
那么最低的数采频率是30Hz。

依常规标准而言，最低50Hz的数采频率对于多数的静态试验已经足够。然而，市场需求常常不满足于此并趋向追求更高的数采频率，比如脆性材料或者结构件的快速试验会要求高达500Hz的数采频率。因此在今日，成熟的试验机生产商往往将500Hz的数采频率作为他们电子控制系统的设计能力。

5.滤波
模拟测量通道通常在输入端设置低通滤波器，以此来滤减高频噪音信号。一方面，这个滤波器的限定频率应该取低一些以尽量滤掉或减少测量信号的噪音；而另一方面，试样本身特性所造成的快速高频变化不应该被抑制掉以免造成失真。因此，一个限定频率在50Hz－100Hz之间的3级低通滤波器通常可以平衡兼顾二者所需 而胜任。低于50Hz的滤波器会造成采样数据失真。

万能(材料或结构件)试验机基于它的试验应用，上述诸项是对其电子控制器必不可少的基本要求。

对于试样本身特性变化速度很慢的试验应用来说，数采的同步化和对信号传递时间差异的修正相对显得不那么重要，因为在二个相邻的采样点之间数据串的变化极其微小。然而，对于象弹簧试验这样的快速试验要求，或者金属试验等由于试样本身特性变化速度很快，上面的功能是必须具备的；否则试验结果会不准，因为获得的数据是失真的。

顾名思义，万能材料试验机的应用必须适合所有常规的不同材料和种类的多样化试验要求，因此合格的电子控制器必须不可偏废地满足所有上面的五项基本要求。

下图：蓝线显示没有信号传递时间修正功能的控制器在弹簧试验时的数采结果；红线为合格控制器获得的结果。