医疗器械疲劳试验系统的比较

在过去的20年里，疲劳测试经历了几次重大的技术变革。在1990年以前，几乎所有的疲劳试验机都采用伺服液压原理对试件施加载荷。伺服液压技术从20世纪50年代中期就开始使用了，在建筑材料、汽车、航空航天和大型结构测试中，它是事实上的标准技术。188金宝搏app苹果下载在20世纪90年代，制造商开始试验其他驱动技术，包括伺服气动和直线电机。

虽然大多数21世纪的医疗设备测试应用都利用了直线电机技术，但每种技术都具有独特的特性，这使得它在医疗设备测试中不可或缺。

伺服液压控制的(SH)

当大多数人认为一个伺服液压测试系统，他们通常认为MTS系统。MTS Systems公司推出第一伺服液压测试系统时，它是研究Incorporated在50年代中期的材料测试系统部门分工。MTS采用伺服阀和液压缸的技术设计用于航空航天飞行控制系统，并将其施加到疲劳试验。188金宝搏app苹果下载在此之前，疲劳试验是在任一旋转弯头的机器或共振（弹簧/质量）的测试系统来完成。新的伺服液压方法的优点是，加载“R”比可以控制到比-1.0以外的东西。

此外，应用的负载可以从几个千牛顿扩展到几个兆牛顿，并且加载通道的数量也是可扩展的。例如，一个简单的疲劳试验机可能只有一个加载驱动器，而一个飞机机翼试验台可能有30到40个驱动器。随着伺服液压测试系统市场的成熟，其他公司也进入了这个市场。如今，伺服液压测试系统的供应商包括MTS、Instron、Saginomiya、Shimadzu、Shore Western和Zwick。

伺服液压执行机构的尺寸可以满足任何负载要求，执行机构几乎可以用任何冲程进行设计(最常见的冲程长度为100mm、150mm或250mm)。伺服液压执行机构也相对容易设计;如果你有一个特殊的行程和力量的要求，一个新的自定义驱动器可以设计在几个小时左右

然而，SH执行器的最小实际力额定值可以设计为大约5kN。对于小于5kN的负载，油封的摩擦会导致系统分辨率的问题。还有一个关于清洁的问题——如果SH执行器在测试期间密封泄漏，测试样品可能被污染。

此外，SH执行器的设计寿命可达数千万次，不会出现疲劳失效或密封泄漏。虽然这种寿命水平适用于典型的骨科测试(最多1000万次)，但对于心血管设备(4亿到6亿次)来说，它不够持久。由于SH系统的设计，它需要一个高功率(至少5马力)的液压泵，并且必须定期更换供油，这使得它成为一个相对较高的维护系统。

伺服气动(SP)测试系统

SP试验系统与液压试验系统相似，不同之处在于它使用压缩空气代替液压流体作为驱动介质。EnduraTEC在20世纪90年代早期将这些系统引入骨科市场，作为SH系统的低成本替代品。虽然SP系统有望在这一市场领域产生影响，但它们在主流市场上并没有流行起来。与基于流体的系统相比，有限的性能频率和大多数客户已经在SH系统上进行了大量投资的事实限制了SP系统的影响。

仍然，对于较低的力(即。在小于1kN和中等测试频率(10hz或以下)的情况下，SP系统是SH系统的一个可行替代方案。唯一提供SP系统的制造商是EnduraTEC。

单相直线电机（SPLM）

单相线性电机产生的力与所施加的电流成正比。在90年代中期，EnduraTEC开始提供用于支架和导线测试的声音线圈测试系统。专利5670708是一种以两个音圈为驱动手段的支架移植物测试仪。音圈后来被Bose公司开发的移动磁铁直线电机所取代。

移动磁铁的设计优于音圈的方法，因为它消除了飞行导线容易疲劳失效，更容易冷却和具有较低的移动质量。在EnduraTEC(后来的Bose和TA仪器)提供的电疲劳测试仪器中，也使用了移动磁铁电机。

SPLM系统有时是首选的，因为它们的低输出力范围非常适合用于测试为血管内市场开发的小型医疗设备。此外，柔性轴承系统和移动磁铁设计提供了极高的寿命，和驱动SHor SP系统所需的功率相比，驱动SPLM所需的功率是相当低的。因此，由于移动质量小，测试频率容易达到60Hz以上。

然而，与其他系统相比，SPLM系统具有较低的受力能力，可以应用的冲程量通常是有限的，并且取决于SPLM的大小。另一个缺点是，由于使用的组件的性质，使一次性的项目变得困难，所以几乎不存在随时定制SPLMs的能力。

目前只有一个供应商的测试系统，利用移动磁铁SPLMs，这是TA仪器。

多相直线电机(MPLM)

第一台MPLM测试仪于1998年由MTS Systems公司引进并获得专利。该系统采用了一个水平安装的直线电机，具有100毫米的冲程和一个空气轴承支持系统。它是专为精密低力疲劳应用在半导体和医疗设备测试行业。尽管它的设计很先进，但它并没有对市场产生太大的影响，因为它是一种新技术，不符合上海模式的MTS文化。

在2000年初EnduraTEC成功引入SPLM测试系统后，Instron和MTS决定他们需要提供一个电气测试系统的替代方案。2000年代末，Instron推出了电脉冲系列，2014年MTS推出了Acumen系列全电动测试仪器。这两个系统都有一个十字头安装的多相线性电机，带有一个移动的音圈或磁铁电枢，支持在一个线性滚珠轴承系统。

线性电机的多相设计使其能够提供更高的负载和更长的整体行程。例如，最小的TA ElectroForceTest仪器被评为200N，整体行程为12.5mm，而最小的Instron ElectroPuls测试仪器被评为1000N，行程为60mm。虽然有人可能认为MPLM方法优于SPLM，但是MPLM相对于SPLM有以下优点和缺点。

附加阶段的MPLM系统意味着电机可以产生更多的电力。如果磁铁组件的大小相同，一个带有三个磁铁的MPLM(多相运动需要)将产生两倍的力量，一个SPLM与一个同等大小的单一磁铁。MPLM还具有更长的行程能力，使它更容易测试更长的样本和设置测试，因为更长的行程提供了更多的灵活性。

然而，MPLM系统有几个缺点。由于移动电枢在MPLM有更多的线圈或磁铁组件，移动质量更大。这意味着，在高测试频率下，如果不注意将框架与测试台隔离开来，那么在测试台或地板上引起的振动可能是相当大的。虽然SPLM在60Hz及以上的频率下运行非常舒适，但MPLM系统通常难以实现高于30Hz的频率。为了提供更长的整体行程，MPLM系统采用了滚柱轴承支撑系统。

结论

188金宝搏手机端Element拥有广泛的设备，包括SH、SP、SPLM和MPLM测试系统。在设置测试时，我们能够选择最适合所需测试条件的测试系统。

例如，如果您想在高频率(30Hz或更高)下通过施加几毫米位移来测试最多15个样本，我们将使用SPLM测试系统。如果你想在高负载和低测试频率下测试单个样本，我们可以使用MPLM或SH系统。凭借我们丰富的设备基础和在机械测试领域的丰富经验，Element能够提供最可靠的测试条件。188金宝搏手机端