我公司近年为满足岩土力学科研试验需要成功研制了采用最先进技术生产的岩石三轴试验机。其测量系统采用了当今最先进的计算机总线设计、连续全量程测量不分档的交流测量系统，结合先进的全数字闭环伺服控制系统，可对轴压、围压、孔隙水及变形测量实现高精度的伺服控制。围压系统采用了国际通用的具有自平衡结构的装夹试样极为方便的压力室，引伸计采用了国外先进的可精确测量岩石多种试样的，并可置于压力室内的可同时测试样轴向径向变形，可自动求出弹性模量及泊松比多点引伸计。这些技术的采用使整机目前已达到国际先进水平。

一、       全数字式微机伺服测控系统

1.金力公司微机伺服测控系统采用计算机总线设计以P4工控机为内核制造，远领先于国内以单片机为内核制造的同类产品：

金力公司开发生产的全数字式微机伺服测控系统是90年代未期研发成功的，在技术水平上已达到国外同类产品水平。该系统采用计算机总线设计，以光电隔离集成电路，放置于计算机内，测量系统具有自动调零、自动标定、真正实现了连续全量程测量不分档，分辨率可达1/200000，采用构思新颖的数字式脉冲调宽技术，实现了全数字式闭环的伺服控制。可进行等应力、等应变、等位移、恒应力、恒应变、恒位移控制，无级调速。在试验过程中，各种控制速率及控制方式在试验过程中可任意平滑切换。该测控软件采用模块化设计，VC++语言编程，功能强大，用户可自行编程，进行正弦波、三角波、梯形波、低周循环及用户自行设置的各种组合波形试验。该系统具有完善的硬件自检功能，提示发生故障之处，无须现场维修，只须更换计算机内相应的功能卡既可，维护简单方便。

目前国内生产的以单片机为内核制造的微机伺服测控系统是以70年代日本岛津为代表的产品。该产品由于以单片机为内核制造分辨率较低，早期为实现较宽的测量范围采用外部换挡方式，近年随着电子器件的更新，采用内部换挡方式，但由于仍然以单片机为内核制造因此无轮运算速度或控制精度、功能等都无法与以P4工控机为内核制造的微机伺服测控系统相比，无法实现等应力连续全程控制。

2.关于测量

目前试验机的测量系统有三种：

1)、分档的测量系统：是分档测量放大器。事先选择好档位，只能在此范围内进行测量试验,测量范围比较小。如果对不了解的材料进行试验时，选择错了不能完成试验。该技术早在80年代初就已经淘汰。

2)、内部换档的测量系统：表面上是连续测量不分档，实际上是内部分档，自动换档的产品。一般是从最低档开始，在该档测量范围不够时自动换到上一档，但在换档瞬间电压会出现阶跃变化，产生测量突跳，由于电压的瞬间阶越变化，对于等应力控制或等应变控制来说，会出现阶段的震荡的试验曲线，有些厂家将这一现象用软件处理，不显示在屏幕上。这一现象同时对伺服连续控制会产生严重影响控制效果和控制精度。为达到连续测量曲线效果，计算机显示出的平滑曲线，是被人为处理后的不真实曲线，这样的曲线无法真实反映试样本身的特性,不能满足试验法的要求。另外以单片机为内核的控制精度最高才能达到3%，因此一般回避控制精度指标，做不到真正的纯闭环控制,是假闭环。

3)、连续测量不分档的测量系统：一种是以金力公司产品为代表的采用进口器件制造的测量系统和德国进口的DoLi电箱，均采用交流放大器，真正实现连续测量不分档，达到了1/200000测量分辨率。

3.关于控制

只有高精度连续测量，才能实现高精度的连续控制。目前由于真正的全量程连续测量的测量技术，多数厂家尚无能力解决，多数采用的内部分档、自动换档产品。而且有的厂家采用假闭环即开环控制。不能实现计算机全过程的高速全自动跟踪反馈，只是计算机给定一个值，不管控制对象结果如何。因此无法保证全量程的控制精度，只能分段。对电子万能试验机来说，由于是机械无间隙传动，因此等位移、等应变控制影响不大，而对等应力控制，对不均匀的材料来说实在谈不到控制精度这一问题了。而对于电液伺服试验机来说，由于各种阀及缸存在着内泄,是非理想的执行元件，因此各厂家就连控制精度都不能提出，因为开环控制根本做不到。对于刚性材料在变形均匀时，稍好的控制精度能达到3%，而对于变形不均匀、力突然变化较大的材料，如水泥、混凝土块及岩石等，控制精度就无法谈了。而金力公司生产的是真正全数字式闭环伺服控制系统，通过PID调节结合先进的控制理论，实现了真正的计算机控制高速闭环反馈,实现了各种控制方式的无扰动切换。整机由于采用的是高精度宽范围的测量系统并配备有足够钢度的主机及液压伺服系统，使得各种控制方式（等应力、等应变、等位移、恒应力、恒应变、恒位移）控制精度远优于±0.5%设定值；无级调速,各种控制速度及控制方式可在试验过程中任意平滑切换；可自行设置控制参数, 实现程序自动运行，可进行三角波、正弦波、梯波等低周循环及用户自行设计的各种组合波形试验。

4.关于交流放大和直流放大

国内测量系统分交流放大和直流放大，国内大多数厂家凡是以单片机为内核制造的伺服控制系统全是采用直流放大器，其线性较好但零点漂移、温度漂移及长时漂移是直流放大器无法解决的技术难题。我公司测控系统采用交流放大，零点稳定，因此特别适用于长时加载试验及耐久试验，可适应各种环境下试验。

二、关于围压(压力室)系统

我公司压力室采用国际通用的压力自平衡结构，可在试验过程中不因轴向变形的变化而保持围压的设定值不变，并配有供测量径向变形和轴向变形的引线及二次仪表。

装夹试样采用下卡环式，装卸试样方便，具有电测引线接头，可以引出16条电测线。适用试样为：φ75×(150一200)φ50×(100一120)压缩行程大于50mm。压力室内腔可放置采用进口技术制造的可测岩石或混凝土试样轴向、径向变形多点引伸计使弹性模量及泊松比可在不同围压下测量。

三、关于岩石引伸计

我公司为满足岩石或混凝土试样在不同围压下测弹性模量及泊松比需要，采用进口技术开发了可满足不同试样尺寸的双通道、八爪式岩石引伸计。可同时测量岩样混凝土试样轴向径向变形并在测控系统增配了相应通道。其简介如下：

JLB8型岩石引伸计：适用于在岩石三轴试验机压力室中测量岩石在高压油及高低温环境下的轴向、径向变形测量。适用岩样为φ75×150mm、φ50×100mm及其它规格试样。其轴向变形测量范围：0一10mm、径向变形测量范围：0一5mm。使用温度：常温型：10一40℃、高温型：10一200℃。测量精度：±0.5%FS。

四、关于VC++语言编程软件

国内采用单片机为内核的测量控制系统和德国进口的DoLi电箱测量控制系统基本采用VB语言编程，也有少数采用Delphi作管理程序。而我公司采用的是最适合试验机使用的功能强大的VC++语言编程软件，加之我公司最近又首先采用便于扩展功能的模块化设计，使软件可靠性、灵活性、实用性得到大大提升, 这种先进软件应用到功能较多，数据采集操作复杂的三轴试验机显得尤为重要。