金屬、非金屬、高溫合金、高分子化合物等材料若要達到“物盡其用”，除了結構設計、加工工藝等影響因素外，其物理性能也是一個*的重要因素，試驗機便是用于測量材料物理性能的儀器和*工具。隨著科學技術的發展與工業生產要求的提高，曾經“冷僻”的試驗機行業如今已走出“深閨”，日益向人們彰示這一行業的市場潛力與強勁的發展勢頭，有數據顯示，中國試驗機市場銷售總額每年可高達40億人民幣。

　　試驗機市場前景如此大好，但我國試驗機制造企業技術研發投入普遍不足，產品更新速度緩慢，且國內試驗機市場一直被國外廠商壟斷。試問我國試驗機企業應如何突破發展瓶頸，打造國產化試驗機品牌，再逐漸進入市場，并zui終實現整個試驗機行業的良性發展?相信國內眾多的試驗機專家、用戶以及生產企業都在努力尋找這個突破口!

　　王春生教授，任職于北京航空航天大學材料科學與工程學院。多年來，王春生教授一直從事新型飛機耐久性和發動機高溫合金工藝的性能研究，在試驗機的應用開發方面頗有心得，曾參與國家“十一五”規劃中力學材料試驗機相關課題項目的起草制定；另外，王春生教授對試驗機在控制器、常規夾頭、高溫蠕變等方面曾提出過卓有有效的改進建議，并多次參與我國試驗機標準的制定等。

　　近日，儀器信息網編輯采訪了王春生教授，就目前國內外試驗機的應用開發、技術進展、國內外產品差距、國內市場現狀、試驗機行業未來發展以及人才培養等問題與王春生教授進行了深入的探討。

北京航空航天大學王春生教授

試驗機技術與應用的未來發展趨勢

　　試驗機技術走向：“大、小、精”與“環境模擬”

　　20世紀，隨著液壓伺服技術與電子計算機技術的引入，試驗機測試技術可以實現過去人工操作不可能完成的試驗，使材料性能研究達到了一個全新高度。進入21世紀以來，高科技飛速發展，對試驗機技術提出了更多、更高的測試要求。

　　關于試驗機技術的發展方向，王春生教授談到，在現代科學技術的背景下，材料的工作條件非常復雜，人們對材料力學性能測試要求不斷提高，因此，市場上也日漸出現了各種型號與功能的試驗機產品。從目前各種新型的試驗機來看，試驗機技術的發展方向主要包括“大、小、精”以及“環境模擬”。

　　（1）“大”：近幾年，我國航空航天事業發展很快，諸如導彈、火箭這樣的大型結構件越來越多。另外，我國將逐步開放3000米以下的低空領域，如此以來，小型飛機的市場需求將會大幅提升，這些都將大大促進試驗機往“大”的方向不斷拓展。

　　（2）“小、精”：精度是各種儀器設備永遠不變的追求之一，試驗機亦不例外。與航空航天領域不同的是，在生物醫學工程方面，人們需要對一些微小材料、微小部件進行性能評價，如人體骨骼、眼睛的鞏膜等生物材料，其感應量在0.1N，而通常的試驗機精度很難達到，這就要求廠家能夠提供更為小巧、靈敏的試驗機“精”品。

　　（3）“環境模擬”：目前，環境模擬技術已成為試驗機技術發展的一個重要方向。隨著工業的發展，材料測試不再局限于力的模擬，對于試驗條件下的環境模擬要求也越來越多：超高壓、超高溫、超低溫、超真空、超高強、超輻射、耐腐蝕等。例如，液氧、液氮、液氫的儲存罐材料要模擬航空航天環境，以便能更為地測試材料的力學性能。

　　試驗機正往更“細”、更“新”的應用領域發展

　　材料性能的研究起始于歐洲工業革命時期，當時主要是利用機械測試設備進行靜態試驗，用以評價材料在拉壓和彎曲載荷作用下的力學特征。近幾年，合金材料、聚合物材料、陶瓷材料、超導材料等新材料的開發與使用，極大地拓展了試驗機的應用領域。

　　目前，試驗機主要針對材料的強度、剛度、硬度、彈性、塑性、韌性、延性、表面與內部缺陷等參數進行力學性能測試和分析研究，可以廣泛地應于在礦企業、*、科研院所的現場和實驗室，具體領域涉及到航天航空、機械制造、石油化工、食品、醫藥包裝、車輛制造、電線電纜、紡織纖維、塑料橡膠、建筑建材等各行各業。

　　王春生教授介紹到，若從力學實驗角度來看，試驗機的應用領域可以分為兩大部分：一是結構力學，一是實驗力學（包括材料研究與材料檢驗）。過去，試驗機一般常用于汽車零部件、塑料、巖石力學、工程結構件等傳統領域的常規材料測試。近幾年，隨著我國經濟的高速發展，人們需要更輕更強的材料用于制造飛機、火箭、汽車等，這使得試驗機的應用領域逐漸往更細的領域、更新的方向發展。大至飛機、導彈、火箭、衛星等大型結構件，小至人體骨骼、眼睛鞏膜、電子材料、玻璃、牛肉干、布料等，可謂是和我們的衣、食、住、行息息相關。

　　另外，隨著試驗機的廣泛應用，我國從事材料性能測試的人員隊伍也已變得相當龐大。單就專業會議而言，國內外每年都會召開規模很大的各種力學會議，如斷裂力學會議、疲勞斷裂會議、常規力學會議等。

當前國內外試驗機產品市場格局

　　多方面分析國內外試驗機產品的差距

　　試驗機是一種集光、電、機、液和計算機技術與一體的高技術產品。隨著人類科學技術的迅猛發展，各行各業對試驗機產品的需求持續增長，國外試驗機生產制造水平和測試技術有了很大程度的提高，但我國試驗機的發展卻未跟上試驗機前進的“步伐”。

　　王春生教授談到，試驗機按加荷方法可分為動態試驗機和靜態試驗機。一般來說，用戶對動態試驗機穩定性的要求要比靜態試驗機高很多，但由于我國在動態測控、伺服閥等方面的技術尚未過關，因此，國產動態試驗機的使用率很低；另外，雖然部分國產靜態試驗機的技術參數可以達到國外同類產品的水平，但就產品整體的機械系統、測控技術、應用軟件與配套器件等方面還存在很明顯的差距。

　　（1）機械系統：設計一款試驗機產品的機械系統，需要憑借經驗，并考慮材料性能、工藝水平、加工能力、熱處理效果等諸多因素。例如，德國的試驗機夾頭在造型、工藝等方面都做得非常“精致”；而國內的熱處理工藝不到位，后期加工也比較粗糙，試驗機夾頭硬度不達標，很容易變形，使用壽命大為縮短。事實上，這兩種工藝的投入相差并不大，可惜的是，國內企業一貫守舊，很少在工藝上有所改動。

　　（2）測控技術：我國試驗機的測量控制技術一直都落后于國外，其中大部分試驗機關鍵技術和部件，如力傳感器、引伸計、控制器、伺服閥等都是從國外引進的。就采樣頻率這一指標，我認為靜態拉伸試驗機的基本采樣頻率應該在200個點。目前，國產試驗機的采樣頻率一般在40Hz左右，而國外較好的試驗機采樣頻率可達1000Hz，動態電液伺服疲勞試驗機采樣頻率為5000-6000Hz，這就比國內試驗機的性能質量高出許多。

　　（3）應用軟件：總體來說，國內外軟件各有千秋。國產軟件功能簡單但操作方便，國外軟件功能強大但操作略顯復雜。不過，與國外軟件相比，國內試驗機軟件的人機聯網功能不佳，這給試驗機的操作與維護方面帶來了諸多不便。因此，國內試驗機廠家需要在軟件功能、操作性、穩定性等方面多下功夫。

　　（4）試驗機配套器件：試驗機配套器件可以大大增加試驗機產品的技術功能與含金量，但這卻是我國試驗機行業中技術水平的“薄弱一環”。例如引伸計，目前國內生產廠家大多選用首都鋼研院的橡皮筋捆綁式引伸計，且不說其測量誤差、工作穩定性，單就其橡皮筋捆綁固定方式的工作效率就難以滿足用戶的測試需求。

　　國內企業研發投入不足 產品市場被國外企業占領

　　常言道：“技術決定產品，產品決定市場”。試驗機技術的落后使得我國試驗機行業發展進入了“瓶頸”狀態。目前，我國試驗機產品同國外同類產品相比較，絕大多數產品處于中低檔水平，尤其技術含量高的產品，長期被國外生產企業占領。

　　談到我國試驗機的發展歷史，王春生教授表示，我國試驗機發源于吉林省的長春試驗機廠、長春試驗機研究所，從zui初的硬度計逐漸擴展到試驗機，我國試驗機行業已經走過了60多年的歷程。尤其是在改革開放后，國產試驗機微機伺服控制系統的問世*，使得我國試驗機技術有了很大發展，大有追趕*水平之勢。

　　但是，市場的開放也使得眾多國外試驗機廠商紛紛登陸國內市場。國外試驗機產品技術更新換代速度很快，產品性能又優于國產試驗機同類產品，再加上90年代末企業改制后，國內試驗機企業研發投入普遍不足，產品技術更新緩慢，因此，國內產品市場幾乎都被國外試驗機制造企業占領，即便是國外試驗機價格是國產同類產品的4-5倍，但國內市場需求依然很大。

　　對于國內試驗機行業的現狀，王春生教授不禁感嘆道，近幾年，國內對各類試驗機存在著大量需求，這使得國內試驗機制造企業的數量持續增多。目前國內試驗機生產企業保守估計也有300家，其中，多數企業規模偏小，產品定位低端，關鍵部件通過進口、外購等方式獲得，采用低價策略“分搶”國內市場，競爭十分激烈。但是，如此混亂的市場狀態顯然不利于我國整個試驗機行業發展。

立足差距 突破試驗機行業發展“瓶頸”

　　試驗機一直是歐美國家對我國科研課題限制出口的產品，因此，打造我國試驗機民族品牌，增強國產試驗機的市場競爭力顯得尤為重要。面對當前進口產品的競爭，我們期待國內試驗機企業走自己的路，做出屬于我們自己的試驗機來。

　　關于如何突破我國試驗機行業的發展瓶頸之問，王春生教授如是回答，目前，我國試驗機行業發展應著重從以下幾方面進行：

　　（1）政府應加大支持力度

　　試驗機是一個國家整體制造水平的“縮影”，政府應當給予試驗機行業足夠的重視與支持，適當加大試驗機相關課題項目的研發投入，關注并扶持有發展潛力的國內試驗機制造企業，引導與規范我國試驗機行業的有序發展。

　　（2）加快綜合型人才的培養

　　試驗機是一種集機械、電氣、材料力學、實驗標準與計算機為一體的技術密集型高科技產品，涉及學科范圍非常廣。但目前，我國沒有這樣的對口專業，國內從事力學研究的人員幾乎都是從材料、機械設計、物理等相關專業轉過來的，因此，需要政府、社會、學校多方配合，加快培養綜合型的專業人才。

　　（3）改進企業經營理念，增加研發投入

　　今天的市場格局，與其說是企業技術研發投入不足的問題，不如說是企業經營理念的問題更為恰當。生產企業要賣出產品獲得利潤，不能說不對，但是不能以“打價格戰”為前提，關鍵要考慮如何提高產品的質量、性能與價格，隨之再增大研發投入。如此形成良性循環，淘汰落后企業，形成幾家有競爭能力的國內試驗機制造企業，并zui終促進整個行業的健康發展。

　　zui后，王春生教授表示，總的來說，我國試驗機行業還是很有希望的。國內企業目光要放長遠，立足國內外產品差距，在保證經濟效益的同時，大力投入研發新技術，提高產品性能，才能擴大產品市場。我們只有創造屬于中國的試驗機品牌，才能逐漸加大國產試驗機在中國，乃至市場的地位。

　　后記：

　　對于當前國內試驗機制造企業規模小，拿不出高薪來聘用技術研發人員，王春生教授建議，企業可以走“校企合作共建實驗室”的道路。“企業出資提供產品，學校負責開發應用，這樣不僅豐富地利用了產品，找出其不足之處，進而提出解決方案，為企業節省了人力與財力，同時學校也完成了課題教學任務，轉而又為企業培養了大量專業人才。”

　　另據了解，目前試驗機的市場需求依然廣闊，尤其是中國試驗機的市場需求發展更是“不容小覷”，這對于有企業發展眼光、自主創新能力、市場拓展能力的國內試驗機制造企業而言，不啻為一個極其振奮人心的好消息。挑戰與機遇并存，瓶頸口也是突破口，正如王春生教授所言：“努力提高產品性能與質量，才能有更多的資金用于研發新產品”，相信這將是突破我國試驗機行業發展瓶頸的一條有效途徑。

　　采訪編輯：劉玉蘭

　　附錄：王春生教授個人簡介

　　王春生，男，漢族，1936年2月出生，遼寧沈陽市人。北京航空航天大學教授。

　　1960年畢業于原北京航空學院材料系，畢業后留校任教。主要從事工程材料力學和研究工作。退休后，為北京航空航天大學材料科學與工程學院返聘至今。