高性价比与高端体验兼备—岛津AGS-V轻松玩转闭环控制
导读
在材料力学测试领域，电子万能试验机能否实现稳定的闭环应变控制，是决定设备实用价值、适配测试需求、保障数据合规的关键，更是区分中高端设备与低端设备的核心标尺。
金属材料，尤其是不连续屈服金属（如低碳钢、低合金钢、部分铝合金等）的应变控制难度远大于连续屈服金属，对电子万能试验机闭环应变控制的实时响应速度、信号采集精度、伺服调节能力提出了极高要求。不连续屈服金属的拉伸应力-应变曲线存在明确的上屈服点和下屈服点：当应力达到上屈服点后，应力会瞬间大幅下降，同时应变在应力无明显增加的情况下突然快速增长，形成"应力突降-应变突增"的剧烈非线性变化。这要求控制系统在毫秒级内快速完成多次复杂的伺服驱动速度调整，以抵消应变突增带来的偏差。若伺服电机响应滞后、控制算法调节不及时，将直接导致应变速率失控的风险。
因此，电子万能试验机能否实现稳定的闭环应变控制是一项重要的核心指标，而AGS-V 10KN电子万能试验机正是能够满足上述需求的产品。
岛津AGS-V电子万能试验机
法规标准
电子万能试验机金属材料拉伸应变控制的合规要求，围绕金属材料关键力学指标测试合规性（标准体系）、试验机制造性能（产品水平要求迭代）、计量检定溯源性（计量检定规程）三大核心维度构建，具体内容归纳如下：
表1.电子万能试验机闭环应变控制的三重要求
岛津试验机TRAPEZIUMX-V软件特色
岛津 AGS-V10KN 电子万能试验机具有良好的刚度，其搭载的高精度交流伺服电机与无间隙精密滚珠丝杠驱动系统，配合多处理器、多控制单元架构，可实现5000Hz 的高速采样频率和毫秒级控制响应速度，为闭环应变控制提供了硬件保障。
TRAPEZIUMX-V 作为岛津新一代材料测试专用软件，具备两大核心功能支撑闭环应变控制：
01 实时数据采集与处理
同步采集引伸计应变信号、载荷信号和位移信号，采样频率达5000Hz，确保数据完整性和实时性。
岛津AGS-V电子万能试验机应变控制曲线
02 智能自动调谐
无需预测试即可根据测得的测试力和应变数据，实时自动调整 PID 控制参数，实现对未知试样的稳定控制。
岛津TRAPEZIUMX-V软件高级控制
岛津AGS-V可以灵活选择接触式引伸计或非接触式，结合先进的伺服控制TRAPEZIUM X—V软件高级控制算法，可以实现拉伸试验全程闭环应变控制，不会发生失控现象。这种技术能力能满足当前主流材料测试标准对应变速率控制的强制要求。
岛津应用方案分享
应用案例1 接触式（手持式）引伸计方案
使用应变片手持式引伸计对应闭环应变控制是比较传统的方法，通过手动操作将两个夹持爪牢固夹持在试样标距段两端，当试样受拉伸 / 压缩发生变形时，标距段的长度变化会使应变片发生微小弹性形变，实现 "试样变形→引伸计机械结构形变" 的精准跟随。
岛津SG手持式引伸计
该案例中AGS-V使用接触式引伸计进行金属拉伸闭环应变控制，观察应变速率的实时波动，要求应变速率的波动在±20%以内，且不能发生失控现象。该测试遵循《GB/T 228.1-2021 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》的要求，采用0.025%/sec的应变速率拉伸到2%的应变，随后切换高速0.67%/sec直到样品断裂。
金属拉伸应变控制曲线（第一段应变速率）
从上图可见，使用手持式引伸计，在2%以下应变低速0.025%/sec段，应变速率的波动很小，且完全稳定在标准允许的范围以内，可以保证试验机不会产生失控过冲的现象。整个测试过程无论是低速段、切换段还是高速段都非常稳定，体现出岛津AGS-V的应变控制能力十分出色。
方案特点：
手持式引伸计应用成熟：通过夹持在样品表面标距段上，可以实现闭环反馈。
应变速率稳定性优异：应变速率的波动小，不会发生过冲失控现象，保证测试高效安全。
应用案例2 非接触式引伸计方案
手持式引伸计会对试样产生夹持应力，可能损伤较薄试样表面，易导致试样提前变形、断裂，造成测试数据失真；而非接触式矢量引伸计仅通过光学方式捕捉试样表面的标记点或散斑特征，全程无任何物理接触，无论是常温还是高低温环境，都能稳定对应，是理想的引伸计应对方案。
非接触式矢量引伸计Vector
本案例选择难度更高的不连续屈服的金属进行验证，测试遵循《GB/T 228.1-2021》的要求，采用0.025%/sec的应变速率拉伸到1.5%的应变，随后切换高速0.67%/sec直到样品断裂。引伸计选用一款拥有双向反馈功能的非接触式引伸计，除了能够测定纵向应变，也能实时测定样品宽度的变化，从而实现对泊松比、r值的测定。
不连续屈服金属的应变控制曲线
上图的这张应力-引伸计应变-应变速率三坐标曲线图上可以明显看出，该不连续屈服金属拉伸时，低速段和高速段的应变速率波动都维持在很低的范围，能够满足标准的要求，切换速率段的应变速率波动也不高，没有反复上下波动的现象，展现了AGS-V极强的应变控制和调谐能力。
如上图所示，一共完成5个相同不连续屈服样品的拉伸，其测试曲线的重合度非常高，应力—引伸计应变曲线重合度高，保证了该测试的各项参数，尤其是弹性模量、泊松比、n值、r值的偏差更小、值更稳定。从下表看，每组参数的偏差率都非常低，验证了AGS-V的控制能力能很好驾驭不连续屈服金属拉伸时应力与应变的剧烈变化，使测试稳定安全。
表2. AGS-V 使用非接触式引伸计获取金属拉伸闭环应变控制数据
方案特点：
一个引伸计同时测纵向和宽度应变：无需搭载多个应变测量装置即可获取双向的应变变化，可用于测定泊松比和r值。
闭环双反馈保障测试稳定：支持闭环双反馈，能精确稳定地控制应变速率。
测试数据更稳定、偏差更小：最大程度杜绝接触对试样本身造成的影响，从而获取更真实稳定的测试结果。
【结语】
AGS-V电子万能试验机是岛津高性价比电子万能试验机产品，可搭配接触式与非接触式引伸计使用，完全符合《GB/T 228.1-2021 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》等标准要求，实现稳定安全的闭环应变控制。该设备既能满足工业批量质检的高效性需求，又可适配高校、科研院所的高精度测试场景，覆盖金属、高分子、精密电子等多领域的材料力学测试，为材料研发与质量控制提供可靠技术支撑。
```