1、SDT-10 微机控制电液伺服动态三轴测试系统技术描述西安力创材料检测技术有限公司地址：西安市高新区科技路 18 号新科大厦 B 座 705 室 邮编：710065电话：029-62860563 传真：029-81881562Http:/ E-mail:SDT-10 微机控制电液伺服动态三轴测试系统一、工作条件1、满足试验机通用工作要求；2、电源：交流 380V、50Hz、20KW.二、主要用途微机控制电液伺服动态三轴测试系统，主要用于岩石、砂土、岩浆的轴向压力和侧向压力的强度试验、土动力学试验，也用于测定细粒土和沙土的总、抗剪强度和有效抗剪强度参数。根据排水条件的不同应能完成以下试验：1、不
2、固结不排水剪试验；2、固结不排水剪试验；3、固结排水剪试验。本试验系统是力创公司获得国家知识产权局保护的专利技术（专利号：0326278812） ，系统稳定、性能卓越，与世界同步，操作简单。试验软件在 WINDOWS/XP/2000 中文环境下工作，强大的数据处理功能，试验条件和试验结果自动存盘，显示、打印符合相关国家标准的随机成组试验数据、试验曲线、试验报告，是广泛适用于科研院所、冶金建筑、国防人防、大专院校、机械制造、交通运输等行业理想的高性价比的试验系统。三、主要技术指标与要求1、轴向激振最大负荷：1.1 最大轴向激振动态负荷： 10kN1.2 动态负荷示值波动度：1.2.1 平均负荷波
3、动度：优于0.5%.1.2.2 负荷振幅波动度：优于2% 2、轴向变形： 轴向静变形控制 0.01mm/min5mm/min2.1 变形精度：优于0.5%2.2 变形量程：20mm2.3 应变测量可达：10 -43、轴向激振器位移：3.1 行程：50mm3.2 位移测量精度：50mm 时优于1% F.S.4、三轴压力室压力：0-1Mpa；03Mpa5、试样尺寸：39.180mm6、试验机控制系统能自动标定试验机准确度、能够自动调零；系统具有过载、破坏保护、次数设定功能。7、试验条件、参数设置和试验结果系统会自动存盘；8、试验控制系统8.1 试验波形：正弦波、三角波、方波、梯形波、斜波等8.2
4、轴向、侧向激振频率：0-5Hz8.3 轴向、侧向既可实现分别激振，也可实现复合激振；8.4 在轴向、侧向以正弦波进行相同频率激振时，相位在 0-360内可进行自由调节；8.5 多通道多参数全数字闭环控制，自动调节系统的 PIDL 值，采用高分辨率的反馈采样和信号调节技术，所有通道（ 1、 3、 1）均以 5kHz速率进行同步反馈和数据采集;8.6 可选择力（应力） 、变形（应变） 、位移等多种控制方式。9、 孔压精度：1MPa 时优于1%10、本试验系统是力创公司获得国家知识产权局保护的专利技术（专利号：0326278812） ，系统稳定、性能卓越，与世界同步，操作简单。11、试验软件在 WI
5、NDOWS/XP/2000 中文环境下工作，强大的数据处理功能，试验条件和试验结果自动存盘，显示、打印符合相关国家标准的随机成组试验数据、试验曲线、试验报告必需的试验模块，包括标准饱和与固结模块、标准三轴试验模块、加载模块、应力路径模块、动三轴试验模块等。12、液压源：流量 30L/min 压力：21Mpa。四、设备配置：1、微机控制电液伺服动态三轴测试系统主机 一台1.1 高精度力传感器 一只1.2 高精度压力传感器 三只1.3 高精度位移传感器 三只1.4 标准型三轴压力室 一套1.5 轴向施加载荷电液伺服激振器 一套2、侧向施加围压电液伺服激振器 一套3、全数字多通道电液伺服控制系统 一
6、套4、微机控制电液伺服土动三轴试验控制软件（光盘） 一套5、30L/min 液压源 一台5.1 流量 30L/min 压力：21Mpa。5.2 滤油器采用德国 HYDAC 高精度过滤系统，过滤精度：55.3 采用日本 NACHI 高精度油泵，效率高、噪声低。5.4 采用台湾液压控制阀5.5 采用进口冷却器。5.6 液压源可实现温度超高保护系统，油污染报警系统，超压力保护系统。6、研华工控计算机 一台7、A4 幅面打印机 一台五、主要优点本试验系统由为力创公司的专利产品（专利号：0326278812） ，系统稳定、性能卓越，与世界同步，操作简单。（一）全数字式微机控制电液伺服动态制系统全数字式微
7、机控制电液伺服动态（疲劳）控制系统（DSP Trier 6202 系统），是力创公司的工程技术人员多年精心研发的全数字式微机控制电液伺服多通道试验控制系统（DSP Trier 6200）系列产品之一，获得国家知识产权局的专利技术保护，是我国工程技术人员在大型高精尖试验技术领域取得的具有自主知识产权的系列试验控制器之一。广泛应用在中国飞机强度研究所、中国航空标准化综合试验研究所、空军第一航空学院飞机战伤抢修试验中心、中国空军工程大学、中国海军工程大学、中国海洋大学、陕西飞机工业（集团）公司、中国科学院力学研究所、天津大学、同济大学、中国铁道部电气化工程局接触网质检中心、郑州机械强度研究所、黄河水
8、利委员会水利科学院等科研院所的重点大型试验项目的多轴动态试验实时控制。DSP Trier 6202 系统由传感器前置放大器、模拟滤波器、工频滤波陷波器、任意波形发生器、反馈运算、功率调节单元、功率放大器等组成。图 2 DSP Trier 6202 系统集成控制中枢DSP Trier 6202 系统为集散式全数字闭环微机控制系统，由处于上位的计算机和多个能独立完成多参量控制、数据采集和预处理任务的单片机等部分组成。上位计算机与四个通道控制单片机之间以异步并行、主从方式传送数据，各单片机在独立完成预设、随机指令任务的同时，将数据以数字信号形式及时传送给计算机，计算机对各通道试验设置参数、控制参数调
9、节等进行集中处理、统一管理，并将试验系统随机控制参量发送给各单片机，通过系统预设、指定的控制参量，进行比较、协调，实现协调控制加载。DSP Trier 6202 系统的优越特点：1、确保了协调加载的高可靠性应用数字信号处理技术（Digital Signal Processing）,通过计算机以数字形式对试验实时信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，采用能独立完成多参量控制、数据采集等任务的多个微处理器，使所执行任务分散完成后再集中加工、多机并行、协调处理，故障率低，可靠性高。图 3 DSP Trier 6202 系统单元2、协调加载系统的实时响应性良好指令系统是流水式操作，一
10、个试验指令被分解为若干个子任务，伺服控制系统中多个微处理器“并行”完成各个子任务并且相互重叠、协同工作，实现高速动态数据采集，使得试验控制能力、实时响性能和数据处理的吞吐量强大。DSP Trier 6201 系统的这一设计结构，尤其在多点协调多任务试验控制中优势明显强大。3. 自适应性能强、实现无人监控自动试验智能化的自适应控制系统，可以实时调整系统的工作状态，不断适应于试验过程中变化的系统刚度、跟踪偏离，锁定工作最佳状态。为适应试验系统能够在无人监控状态下自动完成试验任务，DSP Trier 6202 系统中设计有一套完善的自诊断系统，能对控制和测量系统进行巡回自检，检查工作中的电压、电流、
11、通讯状态、CPU、传感器的保护设置、指令执行情况等，当出现过电压、欠电压、过电流、欠电流、CPU 过热、通讯异常、力传感器超载、位移传感器过限位、完成试验任务等情况时，DSP Trier 6202 系统自动执行保护程序，及时关闭系统，并存储和报告诊断结果。确保了在各种环境、状态下长期稳定、无干扰、安全、可靠地运行。（二）试验控制软件系统该软件经过试验专家的指导下完成的，充分考虑操作的实用性，功能完善，操作方便。该控制软件实时显示动态曲线，可设定多种停机条件；数据存盘时间可设定调整。一、软件操作Windows98/2000/XP环境下的试验控制和数据处理软件，界面友好，操作简单，轻松完成试验参数
12、设置、试验控制、数据处理。图9 试验机控制主界面1、程序界面，如图9菜单栏：工程、设置、打印、工具、数据分析、标定、标定等 7 个菜单。工程：建立一个新工程或打开一个原有的工程。当开始一个新试验时，采用建立一个新工程，当对一个试样进行分级加载时，采用打开工程。设置：包括原始参数、动态参数、系统参数、保护参数、单位选择、修改参数。原始参数中可进行委托单位，试样含水量、干密度、泊松比，试样直径或周长及高度的输入。动态参数中可进行波形和频率设定，幅值和振动次数的设定，波形来源的选择，波形数据文件名的输入。系统参数中包含负荷容量、内压容量、位移容量、附加内压容量，这些参数的值说明本试验机最大容量，是不
13、可更改的。 保护参数中可进行负荷、内压的上下限及相对位移的设定，同时选择保护是否有效及是否滤波。单位选择中可进行轴力、压力、长度单位的选择，轴力单位包括N、KN、Kg，压力单位包括 MP、KP、大气压，长度单位包括 mm、cm、m，还可进行膜厚度的输入，单位是毫米，时间单位是秒。图 11 单位选择修改参数是方便程序的调试，设备使用人员禁止对本项进行操作。打印：打印试验结果和查看报告。工具：可方便用户将试验数据导出在 Word、 Excal、ACCESS 等环境下进行编辑、统计、拟合试验曲线，以及使用计算器等常用工具。标定：对设备、轴力、压力、位移准确度的校准。设备的校准要有标准仪来校准，如轴力
14、用标准测力环，位移用百分表标定。 2、操作栏：有三个按钮和三个具有下拉菜单的指示框，分别为：负荷框：通过下拉菜单可分四档，100、50、20、10位移框：通过下拉菜单可分四档，100、50、20、10强制按钮：在试验过程中应急停机；电话为采集板和控制板通讯标志，通讯正常，电话为红色。3、显示窗，共有 7 个显示窗口，分别为：负荷：显示轴向产生的力；围压：显示压力；位移：显示激振器轴向的位移量；应变：试样在试验中的动态应变量；次数：试验周次；级数：一个试样的第几级（可分 N 级）应变量到 X 时的振次：表示试验进行到 X的应变量时的振动次数4、调零 负荷、内压、次数具有调零功能，分别在相对应的工
15、程量显示窗口的右侧，当传感器在不受力的情况下而显示不为零时，按调零按钮使显示为零，次数不为零时也可按对应的调零按钮使之为零。动态设定，可设定每级振动次数及幅值。上、下箭头和右侧方框配合改变动态幅值。点击上箭头幅值增加右边方框中的值，点击下箭头幅值减小右边方框中的值。5、任意波形（随机波）的试验设置（三） 三轴试验机数据处理软件LETRY SDT3.0 动三轴试验数据处理软件是力创公司的工程技术人员 1999年开发的，在多个科研院所使用后，经过多年的改进升级，使得功能强大，操作方便，结果精确，并于 2002 年在黄河水利委员会水利科学院通过专家认定和推荐。LETRY SDT3.0 动三轴试验数据
16、处理软件包括动强度试验数据处理软件、动弹性模量试验数据处理软件和动阻尼比处理软件三部分组成。一、动强度试验数据处理程序1、程序的启动用鼠标双击强度处理程序 Prodqd.exe。程序运行后的初始界面如下图所示：右上角带下拉条的为选择试验数据所在的磁盘及具体位置；左上方为可放大的坐标面；最下方为打开数据文件夹后，数据文件名以及与数据文件相关的参数；其他的项目均可从文字名上直观看出。2、数据文件的添加打开数据文件夹,数据文件里的数据文件就会添加在处理程序下方的栏目里，数据文件名见表格中文件名一项。具体视图如下所示：数据文件会显示在视图里。用鼠标点击具体数据文件，该文件所记录的波形就会直观显示在坐标
17、面中。3、数据合理性的判断在数据文件显示在坐标面中后（如图所示） ，若存在如图中位移时间曲线中那样的干扰毛刺，可根据实际经验判断曲线是否需要舍弃该数据。以可通过适当修改原始数据文件中的数据，已使这种干扰杂波消除或减少对试验结果的影响。4、数据的处理及处理结果曲线选择好需要处理的数据文件后，就可以进行数据自动处理了。用鼠标点击“常规数据处理 ”，就可以进入数据处理坐标界面。再点击“开始计算”，就可以看到实际自动处理后的结果曲线了。在“常规动强度” 中的“总剪应力与有效法向应力关系曲线” ，需设定次数 N 后，再点击“计算” 方可得出。在转换窗口后就可看到其它项目“ 孔压变形 ”、 “残余变形”的
18、处理结果曲线了。在 “其它”的破坏面上动剪应力与初始法向有效应力关系曲线中需设定好破坏次数 N和静有效摩擦角后，再单击附近的计算才可有处理结果曲线出现。点击返回 ，返回主界面；点击清屏 ，清除当前界面上的曲线，在输入新数据后，新处理的曲线才会显出来。5.破坏强度的调整做完常规动强度数据处理后，如需重新调整破坏标准。则需“返回”在主界面里，单击调整破坏标准，再在调整破坏标准里输入调整后的参数就行了。后面的具体数据处理同上所述。二、动弹性模量试验数据处理程序1、程序的启动运行模量数据处理程序 ZNB.exe. 程序运行后的初始界面如下图所示：左上方为可放大坐标面；左下方表格为显示实际选中的数据文件
19、中的数据记录情况；右下方表格为存放和显示在实际记录数据文件中挑选出的需要处理的数据；右上方用来打开数据文件所在的文件夹，其下面带有下拉条的当前文件 是显示数据文件夹中具体数据文件的。再右面的带下拉条的ComboBox1 是显示已有的数据处理结果的文本文件的。2、数据的添加打开数据文件夹。在当前文件里选中一个数据文件，该数据文件里记载的数据就会在表格中显示出来。根据实际的需要选择不同级次的周次再点击选取按纽，该数据就会添加在右下方表格中。依次选择其它数据文件中的其它数据。直到数据添加完毕。在数据添加过程中，选中的数据还会在坐标面中显示出所记载的曲线，对选择实际的数据有很大的帮助。点击删除，会在处
20、理表格中删除选中的数据。3.数据合理性的判断如果实际选择的数据不和理，处理程序会自动判断，并给出提示。根据提示，在表格中检查并找出不和理的数据，选择删除就可以在表格中去处该数据。另外，在数据添加过程中，选中的数据也会在坐标面中显示出所记载的曲线，对选择实际的数据有很大的帮助。4.数据的处理及处理结果曲线 选择好需处理的数据后，在结果文件名中输入所起的实际“文件名.TXT”，再点击 存盘 （图中文件名为 123.TXT） 。所选择的数据就会以所输入的文件名的文本文件在当前目录下存起来，处理结果文件名则为输入实际“文件名.TXT.result” 。存好文件后，点击数据处理，就会显示出已自动处理的数
21、据曲线。再做进一步处理就会得到所要的阻尼比与动应变关系曲线。5、打开已处理的文件如在当前文件夹存中有以前已经处理过的文本文件，则在 ComboBox1里点开就会看到此文本文件。选中某个文件后，再点击显示文件，该文件中的数据就会显示在表格中。再点击“数据处理”，就会显示出所处理的曲线。力创公司电液伺服土动三轴试验机技术领先优势力创公司出品的土动三轴试验系统，采用电液伺服控制技术，主要以下几大特点：（一）两套电液伺服控制系统，分别实现轴向、侧向加载功能；（二）轴向、侧向既可实现分别激振，也可实现复合激振；（三）基于电液伺服控制技术，能实现正弦波、三角波、方波、梯形波、斜波、随机波等多种波形试验载荷
22、谱；（四）模拟地震随机波为力创公司独家所有的专利技术，已经在黄河水利委员会、海洋大学、中国科学院力学研究所等单位进行了长时间运行考核。（五）在轴向、侧向以同种波形激振时，相位在 0-360内可进行自由调节。（六）动三轴试验数据处理软件，是同行业中的唯一开发成功，并得到广泛使用的专业数据处理软件，2003 年在黄河水利委员会水利科学院经过专家鉴定。一、应用于岩土三轴试验的控制系统和有关测量方法是力创获得国家知识产权局保护的专利（专利号：0326278812） ，其内容包括：1、应用多通道电液伺服闭环协调动态加载控制技术，此技术可应用在多点协调加载的构件、车辆等的动静态试验。2、应用潜水式传感器直
23、接测量试样在三维作用力下的受载情况，此传感器在有围压存在的情况下进行标定，是本行业中的首创，经过试验比对后确认准确，使得试验测试精度上了一个新的台阶。3、等体积测量原理，该试验方法解决了三轴试验中施加轴向作用对围压的影响问题，通过连接装置，保证在轴向作用活塞进入或缩回压力室时，不会引起围压波动变化。二、力创公司的电液伺服土动三轴试验机与电磁激振土动三轴试验机相比较：1、力创公司的土动三轴试验机采用电液伺服作动器的加载方式，电液伺服作动器是一种采用航空军工喷塑工艺对液压缸进行处理的长寿命、低磨擦、低惯性的液压执行装置，是在疲劳试验方面得到广泛应用的一种响应快、控制波形较广泛的控制加载方式。这种控
24、制加载方式下的作动器出力大、精度高、位移量可以很大、稳定性好、便于应力、应变控制。2、目前，市场上的土动三轴试验机有采用电液伺服作动器的加载方式和用电磁激振的加载方式两种形式的机型，电磁激振式的机型因为激振器行程短（无法增大） ，无法满足控制围压，因此该机型的土动三轴试验机其围压是固定值，不能与轴向力耦合动态加载。力创公司的电液伺服作动器的加载方式的土动三轴试验机克服了电磁激振式的机型的先天不足的弊端，主要表现为：1）轴向、侧向既可实现分别激振，也可实现复合激振；2）在轴向、侧向以相同波形相同频率进行激振时，相位在 0-360内可进行自由调节、耦合试验；3) 轴向、侧向试验波形可以分别为：正弦
25、波、三角波、方波、梯形波、斜波、随机波等；4）轴向、侧向激振频率：0-10Hz（可依据试验系统的配置扩展）5）三轴压力室压力：01Mpa（可依据试验系统的配置扩展）三、力创公司的土动三轴试验机控制方式：可选择力（应力） 、变形（应变） 、位移、分级加载、应力路径等多种控制方式。可以设定选择频率、振幅。四、力创公司的三轴试验系统的数据处理软件功能：国内唯一的动三轴试验处理软件，获得多家科研院所的专家考核性使用，数据处理功能强大；力创公司的三轴试验系统的试验数据处理软件在WINDOWS/XP 中文环境下工作，是一套包括动强度试验数据处理、动阻尼比测试、动弹性模量数据处理为一体的集成封装软件，可以脱
26、离试验机主控程序独立安装使用。五、先进的 DSP Trier 6202 全数字式微机控制电液伺服动态控制系统，系统稳定、性能卓越，与世界同步；测量手段先进，可以测量应变速率为 10-4。六、与国外先进设备性能比对项目 GDS 力创公司加载方式 电机加载 电液伺服作动器加载动态加载 电机脉冲波形，频谱稳定性差 电液伺服通过函数波形发生器发生波形，频谱稳定精度高复合激振试验状态轴向动态，侧向为一恒定值，不能动态激振轴向、侧向既可实现分别激振，也可实现复合激振管接头、附件 采用进口密封件、FESTON 管接头，结构精巧、密封性能好试验控制软件 全套的动阻尼、动弹模、动强度数据处理软件；试验控制软件，在 Windows 环境下运行，界面友好，操作简单，能完成试验条件、试样参数等的设置以及试验数据处理，试验数据能以多种文件格式保存，试验结束后数据可导入在 Word、Excel 等多种软件下，进行处理，试验完成后可对数据进行分析处理，并打印出试验报告。控制器 全数字 DSP 多通道多参数全数字闭环控制，自动调节系统的 PIDL 值，采用高分辨率的反馈采样和信号调节技术，所有通道（ 1、 3、 1）均以 5kHz 速率进行同步反馈和数据采集;
