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使用伺服液压原理对试样施加负载。伺服液压自20世纪50年代中期开始使用，是建筑材料、汽车、航空航天和大型结构测试的事实上的标准技术。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世纪的医疗器械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，这使得它对医疗器械测试不可或缺。

伺服液压控制的(SH)

当大多数人想到伺服液压测试系统时，他们通常会想到MTS系统。MTS系统在20世纪50年代中期推出了第一个伺服液压测试系统，当时它是研究公司的材料测试系统部门。MTS采用了为航空航天飞行控制系统设计的伺服阀和液压缸技术，并将它们应用于疲劳测试。188金宝搏app苹果下载在此之前，疲劳测试是在旋转弯曲机或共振(弹簧/质量)测试系统上进行的。新的伺服液压方法的优点是加载“R”比可以控制到-1.0以外的东西。

此外，应用的负载可以从几千牛顿扩展到几兆牛顿，加载通道的数量也是可伸缩的。例如，一个简单的疲劳试验机可能只有一个加载致动器，而一个飞机机翼试验台可能有30到40个致动器。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。今天，伺服液压测试系统的供应商包括MTS, Instron, Saginomiya, Shimadzu, Shore west和Zwick。

伺服液压执行机构可以为几乎任何负载要求的大小，执行机构可以设计几乎任何行程(最常见的行程长度是100mm, 150mm或250mm)。伺服液压执行器也相对容易设计;如果您有一个特殊的行程和力的要求，一个新的定制执行机构可以在大约几个小时内设计

然而，SH执行器可设计的最小实际额定力约为5kN。对于小于5kN的负载，油封的摩擦会导致系统解决问题。还有一个关于洁净度的问题——如果SH执行机构在测试期间密封泄漏，测试样本可能被污染。

此外，SH执行器的设计可持续数千万次循环，无疲劳失效或密封泄漏。虽然这一水平的寿命对于典型的骨科测试(多达1000万次)很有效，但对于心血管设备(4亿至6亿次)却不够持久。由于设计原因，SH系统需要一个高功率(最小5HP)液压泵，并且必须定期更换供油，这使得它的维护成本相对较高。

伺服气动(SP)测试系统

SP测试系统与液压测试系统相似，不同之处在于它使用压缩空气代替液压油作为驱动介质。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系统有望在这个市场领域产生影响，但它们没有在主流市场流行起来。与基于流体的系统相比，SH系统的性能频率有限，而且大多数客户已经在SH系统上投入了大量资金，这限制了SP系统的影响。

然而，对于较低的力(即小于1kN)和中等测试频率(10hz或更低)的应用，SP系统是SH系统的可行选择。唯一提供SP系统的制造商是EnduraTEC。

单相直线电机(SPLM)

单相直线电机产生的力与施加的电流大小成正比。在90年代中期，EnduraTEC开始提供用于支架和金属丝测试的声音线圈测试系统。专利5670708代表了一种使用两个音圈作为驱动手段开发的支架移植测试仪。声音线圈后来被Bose公司开发的移动磁铁直线电机所取代。

运动磁体设计优于音圈设计，因为它消除了容易疲劳失效的飞线，更容易冷却，运动质量更低。移动磁铁电机也被用于由EnduraTEC(后来的Bose和TA Instruments)提供的电力疲劳测试仪器。

SPLM系统有时是首选，因为它的低输出力范围非常适合测试为血管内市场开发的小型医疗设备。此外，柔性轴承系统和运动磁铁设计提供了极高的寿命，驱动SPLM所需的功率与驱动SHor SP系统所需的功率相比非常低。因此，由于运动质量低，测试频率容易获得60Hz或更高。

然而，与其他系统相比，SPLM系统的受力能力较低，可施加的冲程通常是有限的，并取决于SPLM的大小。另一个缺点是，由于所使用组件的性质，几乎不存在随时定制splm的能力，这使得一次性项目非常困难。

目前只有一个供应商的测试系统使用移动磁铁splm，这是TA仪器。

多相直线电机(MPLM)

第一台MPLM测试仪于1998年由MTS系统公司推出并获得专利。该系统有一个水平安装的直线电机，带有一个空气轴承支持系统，行程为100毫米。它是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，但它并没有在市场上产生很大的影响，这很可能是因为它是一项新技术，不符合MTS的文化的SH范式。

在2000年早期EnduraTEC成功引入SPLM测试系统后，Instron和MTS决定他们需要提供一种电气测试系统替代方案。21世纪后期，Instron推出了electropulse系列，2014年MTS推出了Acumen系列全电动测试仪器。两个系统的特点是十字头安装多相位直线电机与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仪器额定功率为200N，具有12.5mm的总行程，而最小的Instron ElectroPuls测试仪器额定功率为1000N，具有60mm的行程。虽然有人可能认为MPLM方法优于SPLM，但MPLM相对于SPLM有以下优点和缺点。

MPLM系统的额外相位意味着电机可以产生更多的功率。如果磁铁组件大小相同，一个带有三个磁铁的MPLM(多相运动所需)产生的力将是带有一个同等大小磁铁的SPLM的两倍。MPLM还具有较长的冲程能力，使其更容易测试较长的样品，并设置测试，因为较长的冲程提供了更大的灵活性。

然而，MPLM系统也有几个缺点。由于MPLM中的动电枢有更多的线圈或磁铁组件，因此动质量更大。这意味着在高测试频率下，如果不小心将框架与测试台隔离开，则诱发的振动会很大。尽管SPLM在60Hz或更高的频率下运行相当舒适，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系统具有滚子轴承支持系统。

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，如果你想在高频(30Hz或更高)下通过施加几毫米的位移来测试多达15个样品，我们会使用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，我们可以使用基于MPLM或SH的系统。凭借我们广泛的设备基础和在机械测试领域的广泛经验，Element能够提供最可靠的测试条件。188金宝搏手机端