數(shù)顯壓力試驗機的電液伺服控制系統(tǒng)通過閉環(huán)反饋機制實現(xiàn)高精度壓力加載,其核心原理可分解為信號交互、液壓驅動與動態(tài)修正三大模塊。
信號交互模塊以控制器為核心,接收預設試驗參數(shù)(如加載速度、目標力值)并生成指令信號。以材料抗壓試驗為例,當設定加載速度為0.5MPa/s時,控制器通過信號發(fā)生器生成正弦波或梯形波電壓信號,該信號經(jīng)伺服放大器轉換為±10mA的電流指令,驅動電液伺服閥閥芯產生微米級位移。此時,系統(tǒng)同步采集負荷傳感器反饋的實時力值信號(如當前壓力為20kN),與目標值(如50kN)進行偏差計算,形成閉環(huán)控制的基礎。
液壓驅動模塊由伺服閥、液壓缸及油源組成。伺服閥作為電液轉換樞紐,其閥芯位移與輸入電流成正比,通過調節(jié)閥口開度控制液壓油流量。例如,當偏差信號為+2mA時,伺服閥使高壓油以0.5L/min的流量進入液壓缸無桿腔,推動活塞以0.1mm/s的速度向下運動,對試樣施加壓力。油源系統(tǒng)通過溢流閥維持21MPa的恒定壓力,蓄能器吸收壓力脈動,確保加載過程平穩(wěn)。
動態(tài)修正模塊依賴高精度傳感器與算法迭代。負荷傳感器采用S型電阻應變片結構,量程覆蓋0-2000kN,精度達±0.5%;位移傳感器采用磁致伸縮原理,分辨率0.1μm。當試樣進入屈服階段時,系統(tǒng)通過PID算法實時調整伺服閥開度:若檢測到壓力上升速率超過設定值,控制器立即減小電流信號至8mA,使伺服閥節(jié)流,將加載速度降至0.2MPa/s,避免試樣過早破壞。試驗結束后,系統(tǒng)自動存儲力-位移曲線,并依據(jù)公式(抗壓強度=峰值力/受壓面積)計算結果,誤差控制在±1%以內。
該系統(tǒng)通過“指令-執(zhí)行-反饋-修正”的循環(huán)機制,實現(xiàn)了從微牛級初始接觸力到千牛級破壞力的全范圍精準控制,廣泛應用于混凝土、金屬等材料的力學性能測試。