一、系统建设目标
按照建设部关于“各类检测机构要逐步推进检测数据采集处理的信息化、数字化，提高工作效率，减少人为错误，提高科学性和公正性”的信息化建设要求，结合三和公司近十年在自动采集改造方面的经验，特制定本解决方案，以实现试验数据自动采集及集中管理，提高检测机构工作效率和管理水平，确保检测数据的公正性、科学性和准确性的目的。
二、试验机数字化改造方式
根据检测机构检测设备的实际情况，数字化改造主要包括三种形式：
1. 屏显式改造：通过增加传感器、采集仪/卡及计算机，实现数据自动采集，无需人工录入原始记录，减少因人为操作带来的工作隐患。
2. 恒应力改造：通过在试验机原油路上并联数字伺服加载阀，实现自动恒速加载、卸荷，检测数据自动入库，同时保留原试验机手工加载功能。
3. 采集数据接口：通过设计数据接口程序，实现现已数字化改造检测设备的采集数据自动入库。
三、试验机数字化改造实现
1. 试验机屏显式改造。采用新款的数据自动采集仪/卡，辅以高精度压力/称重传感器和采集专用计算机，实现检测数据的自动采集。
A、 屏显式数字化改造原理及特点
屏显式采集改造主要由数字采集仪/卡、传感器和计算机三部分组成。首先由传感器采集试验机油路压力信号，转换为电压信号后通过传感器线缆送至数字采集仪/卡进行A/D转换，转换后获得的数字信号通过串行通信线缆传输到计算机RS-232串口，采集软件经过分析处理计算出实时荷载值并绘制出相应力值曲线，待试件破坏后自动计算出极限荷载/屈服荷载，并自动保存入后台数据库。主要特点有：
l 操作简单、方便直观，测量精度高
l 采集器与电脑用串行口进行数据传输，能与所有电脑进行连接
l 提供Windows接口软件，方便客户与现有的软件或根据实际环境进行二次开发
l 钢筋原材屈服点的判断，采用模糊逻辑的算法选点以及根据拉伸曲线采用人工方式结合来确定屈服点，所选取的屈服比根据度盘指针所得到的屈服点准确性高。避免了人为因素造成的数据误差
l 采集系统使用了良好的软硬件抗干扰设计，确保系统能在各种恶劣的环境下正常运作
l 主要部件采用进口器件，经严格的测试筛选，并经过72小时的老化过程，防止产品出现早期的器件故障，使产品性能更加可靠、稳定
B、 屏显改造后系统性能指标
l 测力范围：适用于各种量程的试验机
l 测力精度：优于显示值的±1%
l 测力分辨率：每档满量程的0.05%
l 零点漂移：采用硬件及软件技术进行自动调零
l 长期稳定性：0.01%（1年）
l 测量校正采用硬件及软件相结合的方式，使校正过程简单快捷
C、 试验机屏显改造及应用前景
1． 改造前提条件：原试验机的主要元件（油泵、油缸、阀）性能完好
2． 改造方案：在原油路的回油管上加装液压传感器，通过采集仪A/D转换送入计算机由采集软件进行分析处理，并实现检测数据自动入库
3． 改造机的性能：改造后的性能完全符合计量要求
4． 改造应用前景：成本较低，实现了采集自动化处理，提高了工作效率，应用较广
2. 试验机恒应力改造
采用最新研制的数字伺服阀（发明专利：ZL98106841.3）及电液直接数字控制技术实现材料试验过程中的加荷速率、变形速率和工作台位移的闭环数字伺服控制。
D、 电液数字伺服控制的特点
电液数字伺服控制系统由数字伺服阀和数字阀控制器构成，与采用比例阀和伺服阀的电液控制系统相比具有如下的优越性：
l 数字伺服阀较传统的比例阀或伺服阀精度更高。传统的比例阀或伺服阀可以看成是单级控制，而数字阀的分级控制却是这种单级特性的多次重复，这便使得对控制阀乃至系统性能产生不利影响的非线性指标，如滞环、饱和、分辨率等非线性因素被限制在很小的范围内，见图1所示的比例阀（伺服阀）和数字阀（分级数8）的输入-输出特性对照。
l 响应速度快（特别是零位附近），数字阀选用的是国产小型步进电机，其固有频率在200~400Hz；
l 数字阀通过一套机械运动转换机构驱动阀芯动作，该机构同时起到力（力矩）放大作用，可对阀芯产生较大的推动力（力矩），增加阀芯动作的可靠性。以金属机φ10通径的直动式数字阀为例，折算的步进电机对阀芯的最大推力达1000N；
l 在步进电机的跟踪控制过程中，控制器还对步进电机施加以“数字碎片信号”，该信号频率可自动变化，从而更有效地消除阀芯卡紧力并保证数字阀具有高分辨率。
由于数字阀的上述特点决定了电液数字伺服材料试验机具有如下的优点：
l 采用电液数字阀和直接数字控制技术，系统工作具有很高的可靠性和环境稳定性；
l 系统采用负载敏感技术，泵的出口压力与负载压力差始终保持在1Mpa左右，系统效率高、发热量小，无需加任何冷却器；
l 系统工作可靠、抗污染能力强，无需专门过滤器，维护简单；
l 自带安全阀，确保系统工作过程中不超载；
l 整个系统测量和控制精度高
系统主要硬件如图2所示。
控制系统软件采用虚拟仪器技术和汇编语言编制，既保证了界面的整洁、美观及仪器化的特征，又保证控制过程的实时性和控制的精准性。系统软件具有如下优点：
l 操件界面的人性化设计，即使不具备计算机知识的实验员也能很快学会使用该系统；
l 在试件的拉伸过程中实时求出材料的各项力学性能指标；在试验过程中可以实时察看载荷-变形、载荷-时间和变形-时间等曲线；
l 系统具有重解析的功能；
l 可保存和打印多个试验曲线以便结果比对；
l 采用特殊的算法可较精确求出延伸率（误差在5%以内）。
l 保存结果的数据库查询操作直观、易学。
A、 电液数字伺服控制恒机系统和万能机系统性能指标
恒应力试验机系统主要性能指标（以30T水泥压力试验机系统为例）
l 瞬时加荷速率<±5% 按平均加荷速率<±1%
l 最小稳定起始加载力值<3kN
万能机系统主要性能指标(以最大载荷600KN万能机系统为例)
l 载荷速率控制范围：0.06~60 KN/s (最大载荷600KN); 精度: ±1%
l 变形速率控制范围：0.001~2 mm/s; 精度: ±1%
l 工作台位移速率控制范围：0.005~2.5mm/s; 精度: ±1%
l 测量精度指标: 2~100%FS 精度为±1% (全程自动分挡)
l 力值分辩率: 4N
l 变形分辩率: 0.0004mm
l 工作台位移分辩率: 0.001mm
B、 试验机恒应力改造及应用前景
l 改造前提条件：原试验机的主要元件（油泵、油缸、阀）性能完好
l 改造方案：在原油路的送油阀上并联数字伺服加载阀，即可自动加载、卸荷，简单可靠。同时仍保留原机的手动加载功能
l 改造机的性能：改造机的性能完全取决于改造采用的控制和检测元件，而用于改造的控制和检测元件与配新机的系统元件完全一样，改造机的性能基本能达到新机的性能
l 改造应用前景：由于实现了加载的恒速控制，且保留原手工操作的功能，较目前微机控制恒应力试验机更安全、可靠；由于进行试验机改造，原有设备无需报废，节约了成本
1. 采集数据接口
数据接口主要针对微机控制液压恒应力控制检测设备，主要有新三思、上海华龙、济南试金、长春金力等厂家的检测设备。由于该类试验机已经加装了数字电磁阀和数据采集控制器，并配有较为完善的试验采集软件，不宜再进行采集改造。通过编写数据接口软件实现试验机自带采集软件与管理信息系统的对接，实现数据共享和自动入库。
A. 数据接口前提条件：设备厂商提供必要支持，采集软件做相应调整
B. 数据接口应用前景：应用广泛，适用于各类自带采集模块/软件的检测设备
C. 典型用户：东莞市建设工程质量监督检测中心（济南试金）、东莞市中堂建筑材料试验室（济南试金）、东莞市中堂建筑材料试验室（济南试金）、中山市建设工程质量检测中心（济南试金）、广州穗监工程质量安全检测中心（上海华龙）、吉首市建设工程质量检测中心（新三思）、新余市建筑工程质量检测中心（新三思）及广州市白云区建设工程质量安全监督站（长春金力）等。