在討論之前，請允許我們先假設(shè)讀者具備一點力學(xué)基礎(chǔ)，對下置式萬能試驗機有所印象(本文將以此為例)。并且，直接影響電測試驗機最終性能的兩個重要因素，由于無論對壓強傳感器測力還是力傳感器測力都同樣重要，因此我先假設(shè)這兩個因素同樣理想，所以，同時忽略，不在本文之中討論。這兩個因素是:①信號放大部分的性能②上下鉗口中心線與活塞中心線重合，二根升降絲桿中心線與活塞中心線在同一個平面。

  眾所周知，力傳感器輸出的電信號反映的是作用在傳感器上的力值。以油缸下置式萬能試驗機為例，多數(shù)采用了精度優(yōu)于0.3‰的輪輻式傳感器，并將傳感器安裝在工作活塞和臺板之間。這樣，在活塞未升起感器主要受到由臺板、立柱、上橫梁構(gòu)成的框架的自身重力，該力是恒定的。當(dāng)活塞升起，試驗機開始工作時，傳感器受到框架自重G0(一般通過清零在顯示讀數(shù)前去除)、試樣上受到的拉力F0、框與升降絲桿間的摩擦力fk三個力的作用。這里fk是一個非線性力，但由于相對于F而言很小，在量程不是很小的情況下可以在精度允許范圍內(nèi)忽略。所以，可以認為微機上顯示的試樣受力F0等于傳感器所受力F，即F0=F。

  而壓強傳感器反映的是液壓系統(tǒng)內(nèi)部的壓強，根據(jù)帕斯卡原理，該壓強值乘以工作活塞面積，即為工作活塞受到的力F′，而活塞面積對每一臺試驗機而言，都是一個常數(shù)，即F′=P.K。這時，試樣受到的力F0=F′-G0-fk-fH。其中fH是活塞與油缸壁間的摩擦力，該力的大小于油缸活塞的制造工藝、配合精度、密封方式相關(guān)。所以，相對于力傳感器而言，使用壓強傳感器的測力系統(tǒng)要將壓強轉(zhuǎn)化為顯示給用戶的力值，除了要忽略框架與絲桿間摩擦力fk外，還需處理好油缸活塞間摩擦力fH。當(dāng)fH不是足夠小，或者fH變動比較大，那么總摩擦力f=fk+fH就不能輕易被忽略掉，尤其在量程低端更加可能使精度超差?，F(xiàn)在，我們可以推出一個結(jié)論了，要想使壓強傳感器測力系統(tǒng)表現(xiàn)得和力傳感器測力系統(tǒng)一樣好，必須使fH足夠小。

  fH能做得足夠小嗎?回答是肯定的。當(dāng)近百年前德國人開始生產(chǎn)油缸上置式萬能試驗機并應(yīng)用動擺測力機構(gòu)時，這個問題就已經(jīng)部分解決了。答案就是精確控制油缸、活塞的形狀、尺寸、配合以及表面光潔度，不使用任何形式的密封圈，依靠控制油缸活塞間的間隙既達到密封目的，也達到潤滑目的。也就是說，既要讓油缸活塞間始終存在一層油膜，又不能讓壓力高達25MPa的油從這里泄漏出去。試想，當(dāng)油缸和活塞表面本身已非常光潔(鏡面)，而且還有清潔的油膜在潤滑，其摩擦力無疑是足夠小的。這樣做還帶來了額外的好處，那就是①永遠無需更換密封圈②油缸活塞的使用壽命幾乎無限長。例如，我們用做鑄件內(nèi)部質(zhì)量控制的一臺300kN試驗機是上世紀70年代生產(chǎn)的，至今仍在正常運作。

  把fH做小容易嗎?這個問題的答案將會因廠家而異。無疑需要一些專用設(shè)備，如珩磨機、研磨機，更重要的是需要熟練的檢驗人員。對于直徑達數(shù)百毫米的油缸活塞來說，其測量誤差不能超過0.01毫米，也就是人工測量要達到數(shù)萬分之一的分辨率，這時不僅要求測量設(shè)備的精度要夠，更重要的是操作者要性格穩(wěn)、手勢穩(wěn)。而且，測量后的結(jié)果并不能保證每只油缸或活塞都能在同一批次里找到自己的另一半，于是就要將暫時不能配對的油缸或活塞庫存起來。同時，由于油缸活塞在車、磨等加工工序會積累內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致微小的變形，所以這些半成品不能馬上精加工成為成品，而是必須存放三個月或更長時間，待內(nèi)部應(yīng)力釋放完畢、變形穩(wěn)定后方可精加工和測量。由于這兩個原因，需要在油缸活塞生產(chǎn)環(huán)節(jié)中保持相當(dāng)數(shù)量的成品和半成品，導(dǎo)致一些資金積壓和場地占用。上述這些必要的條件，有些不是可以一蹴而就的，因此對于試驗機行業(yè)內(nèi)自己具備金加工能力的老廠而言，做到不難;對于機械部分依靠外購的試驗機廠家，或許就有些難度和成本壓力了。