航標液壓脈沖試驗臺的相關標準從“液壓系統、被試系統、試驗臺外殼及溫度箱、測試和控制系統、標定、允許誤差帶的不確定度和精度”等 6 個方面做了詳細要求，見以下內容。

1、液壓系統

1.1 液壓管路

液壓管路尺寸應滿足規定的試驗壓力和流量的要求，減小伺服閥與被試件之間管路尺寸可以降低整個系統對油源流量的要求。加大管路直徑也可降低管路的壓降。設計中，高壓供油管路的最高流速一般不應超過 9m/s，回油管路流速不超過 3m/s。當通往試件的管路及閥塊開孔尺寸變小時，應計算該處壓降的大小。

1.2 蓄壓器

液壓系統高壓油路中，應采用蓄壓器補充壓力脈沖所需的瞬時流量，回油管路中可采用蓄壓器吸收系統壓力脈動。高壓油路的蓄壓器應該安裝一個截止閥，在緊急情況下，它應與伺服閥隔離，并將壓力油逐步釋放到油箱。系統中所有的蓄壓器都應具有與油箱連接的管路，在系統關閉后，應將蓄壓器內的壓力釋放。對于增壓器的中腔蓄壓器應具備快速的卸壓特性，以防止空氣進入被試件。

1.3 伺服閥

伺服閥應滿足試驗所需的峰值流量的要求。近似的峰值流量可用公式（1）計算：

1.4 增壓器

當輸出壓力能夠滿足被試件的試驗所需壓力時，宜采用伺服閥直接控制方式，而不采用增壓器，以提高系統精度和降低系統的復雜性。

當輸出壓力不能達到被試件試驗壓力時，可使用增壓器進行增壓。確定增壓器規格時需同時考慮試驗壓力和流量的要求：決定油源壓力大小時，應考慮蓄壓器引起的壓降、管路損失、伺服閥壓降、增壓器中腔的反壓以及內容泄漏等。

1.5 泄漏抑制

系統設計應將試驗用油液的泄漏量降到最低。油源應具有"油箱低油位保護"功能，試驗控制器也應具有檢測峰值壓力下降的超差檢測功能。

除了采用故障保護模式外，還應安裝兩個保護罩，一個用于保護被試件，另一個用于保護試驗裝置，當試驗系統發生泄漏時，保護罩可用于收集泄漏的油液。保護油盤安裝在油源的底部和液壓系統其他部分底部。試驗臺外殼和溫度箱可用作第二級保護裝置。

2、被試系統

2.1 被試件閥塊

被試件閥塊一般應直接安裝在增壓器高壓輸出油口上，可使油液的體積和密封連接的數量降低到最小，減小油液體積可以降低對油源功率的要求，高壓段較少的管路連接可減少長時間工作情況下的連接故障。集成閥塊還可減小油路的總體積，同時需保證足夠的開口尺寸以減小對試件流阻的限制，油口流阻過大會引起峰值波形畸變。

2.2 被試件

被試件的安裝應使系統油液中含有的空氣從被試件末端排出，并采用合適的試件末端接頭，使系統能夠快速排氣。盤旋管和彎曲軟管試件要應在其自由端有支撐措施，該支撐件不應給被試件帶來不當的應力，盤旋管緊固件也應具有足夠的剛度，以防止在被試件引起過大的應力。

2.3 閥塊接口結構

整個系統的集成閥塊可根據不同試件連接形式和耐用時間，分為端面密封、金屬-金屬連接、環形鎖緊套、螺紋口。

3、試驗臺外殼及溫度箱

應為試驗臺設計一個外殼，它可在系統故障時能安全地包圍住可能發生的管接頭爆裂而引起的油液噴濺，也可以利用環境溫度箱提供安全保護功能，另外還能提供高溫和低溫的試驗環境。高溫試驗箱應能在出現故障事件時，提供抽出煙霧和水蒸氣的手段，并當故障保護系統被油液泄漏觸發時，能將環境箱內的溫度降至常溫并啟動排氣系統，排到大氣中的廢氣應該經過過濾器以消除污染。

4、測試和控制系統

4.1 總則

測試系統及控制系統的總體結構框圖見圖3。系統使用了兩個壓力傳感器對試件壓力進行測量，雖然工作時僅要求一個壓力傳感器，但使用兩個壓力傳感器時，可通過兩個壓力傳感器的數據對比，去掉無效的脈沖循環。壓力傳感器可以將激勵和放大器等部件集成在內部，也可使用分散并互連的功能部件。

在圖3的布局中，包括有數據采集、用戶接口、試驗控制、試驗配置管理、油源控制和伺服閥控制等功能模塊。在該布局中，功能實體是以獨立的方塊和一些相互連接的方塊組一起給出，在實際中，這些功能實體可以是分開的，也可集成到一個系統中去。這個系統可能完至由模擬電子電路構成，或由與模擬電路功能相同的附帶軟件的數字電路組成。

4.2 伺服控制器

4.2.1 總體設計

對于壓力控制，一般采用比例控制的伺服閥控制器，也可采用誤差積分、超前-滯后或其他補償等控制方法。系統也可使用計算機平臺及軟件作為控制器，這樣系統的開放性、可擴展性將得到進一步的提高。目前的液壓脈沖試驗臺多采用此方式，同時將試驗控制器集成住一起。

4.2.2 帶寬

伺服控制器應有足夠的帶寬來實現和控制脈沖試驗所要求的上升速率和頻率。非實時操作系統有大于 10ms 的間歇性停頓，會引起瞬間的壓力失控，從而觸發故障保護電路或損壞試件。因此模擬控制器或數字控制器最小帶寬一般為 1000Hz，以保證響應輸出達到 500Hz 且相對平穩，同時確保控制器引起的閉環控制相位滯后不應超過 1ms。

圖 1 測試系統及控制系統原理圖

4.2.3 控制器可調節參數

控制器應有至少三個可調節參數：幅度、設定點和增益。幅度用于調節輸入控制指令的幅值，設定點決定了控制指令的零偏，而增益則指比例系數的設定值。

另外還有一個獨立的調節參數，稱為閥平衡，通過調節該參數使設定點與實際的壓力反饋信號基本一致。

4.2.4高級控制策略

一般不采用高級控制策略，在特殊的條件下，使用高級控制策略有很多優點。例如，在油液和被試件的溫度變化顯著且無人看管的試驗場合，可使用誤差積分、自適應控制或變增益控制等控制策略。

4.2.5 故障保護

控制器應具有故障保護功能，以防在出現故障時保護試驗設備和操作人員。主要故障保護功能包括油箱低油位保護、系統超壓保護、泄漏保護等。

試驗過程中，如果系統自動地對波形參數進行判定，以確保波形處于允許區域內時，系統應設計成只對正確的波形周期進行計數，當任何一個參數超差時，系統應自動停止。設置的允許誤差區域應小于規定的范圍，相對于測量的不確定性，應能保證試驗能滿足規范的要求。

4.3 壓力傳感器、放大器及激勵

4.3.1 一般要求

試驗過程中，系統應配備兩個壓力傳感器，以便能對測量結果進行對比。通過人工或計算機自動地對變送器測量結果進行比較以提高測量結果的準確性。

4.3.2 帶有放大器和激勵的壓力變送器

放大器與傳感器集成在一起，可使變送器具有更長的疲勞壽命；電子模塊集成在壓力變送器內，可降低其引起的共模干擾信號的敏感度。

帶放大器等電子模塊的變送器，通常其精度要遠低于帶高質量儀表放大器和信號調理器的分立變送器；帶放大器和濾波器的變送器，其濾波器通常是不能調節的。

在試驗過程中，變送器常承受過度的振動，應對傳感器的振動等級進行評估。

4.3.3 外部傳感器激勵

不帶集成放大器同時能對靜態壓力進行測量的壓力傳感器，應通過輸入一個外部電壓來建立測量過程，這類壓力傳感器一般采用惠斯頓電橋應變片結構，這種"電橋"類傳感器應具有可調的、高精度的激勵電壓。

4.3.4 外部傳感器放大器

傳感器外置放大器應具有較高的穩定性和精度，具有差分高阻抗輸入和較好的共模抑制比，低噪聲和較高的增益精度和穩定性。應定期地對影響傳感器精度的參數進行標定，以保證傳感器在有效使用期內。

4.4 A/D 轉換

數字伺服控制器中，應使用 A/D 模數轉換器把模擬壓力信號轉換成數字形式，A/D 轉換器應具備抗混疊濾波器。

4.5 計算機控制程序

使用模擬控制器和任意波形發生器時，可以不使用計算機而能產生壓力波形信號。但是，為液壓脈沖標準試驗而設計的計算機程序應能提供試驗控制功能，這種具備保護限制和運行冗余的試驗控制功能可使試驗在無人控制時自動運行。如果計算機程序功能包括閉環控制功能，應具有"實時操作系統"，以保證液壓脈沖壓力試驗的響應時間。

5、標定

如果試驗是為了對硬管、接頭和軟管提供合格證書，則測試系統需按照國家或國際標準進行標定。另外，還應對標定過程進行記錄，其中標定方法應提供置信因子以確保標定數據能滿足規定的要求。

6、允許誤差帶的不確定度和精度

不確定度區間應處于標準規定范圍之內，以確保產生的壓力波形形狀滿足相關標準的要求。影響測量值精度的其他因素還包括放大轉增益穩定性、噪聲、數據采集速率和標定精度等。不確定度還應包括通道標定的精度。

下面給出了數據通道元件的典型精度，這些精度都是按誤差相對于滿量程的百分比（相對誤差）來進行表示的：

a）傳感器：0.5%；

b）信號調理器：0.05%；

c）放大器：0.05%；

d）采集速率引起的誤差：0.1%；

e）并聯標定電阻：0.1%；

f）標定過程：0.1%；

g）零位處的不確定性：0.1%；

h）噪聲：0.1%；

i）漂移（溫度）：0.02%.

則系統的精度可用以上因素精度的平方求和開方后得到，如公式（3）所示：

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