一种电液伺服阀性能测试系统 |
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| 申请号 | CN201410728175.4 | 申请日 | 2014-12-03 | 公开(公告)号 | CN104454790A | 公开(公告)日 | 2015-03-25 |
| 申请人 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心; | 发明人 | 孙镇辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于电液伺服 阀 测试技术，公开了一种电液 伺服阀 性能测试系统，在测试伺服阀性能时，根据测试要求，控 制模 块 控制 电磁阀 组合通断电以达到自动切换测试状态(流量、压 力 、内漏等)的目的。测试模块根据 软件 部分设定通过采集卡发出测试 信号 ，并对 传感器 信号( 电流 、压力、流量、 温度 、液位等)进行调理，采集卡通过 硬件 同步将经过调理后传感器信号转换成 数字信号 。最后软件部分将采集数据经过滤波、拟合、计算出伺服阀各项性能参数，并绘制出性能曲线，打印测试报告。伺服阀性能测试过程中测试状态的切换是一个相当复杂的操作过程，本发明将这一复杂操作过程实现自动切换，简化了操作过程，提高了测试的效率，同时减少了人为因数的影响。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电液伺服阀性能测试系统，主要包括泵站、测试台架、伺服阀性能测试仪、计算机、采集卡、压力、流量、温度、液位传感器；其特征在于：还包括一个自动切换装置，伺服阀性能测试仪通过自动切换装置自动切换伺服阀性能测试状态，采集卡将测试信号传输给伺服阀性能测试仪，伺服阀性能测试仪将测试信号进行功率放大等处理后给被测伺服阀施加测试电流，伺服阀工作，伺服阀性能测试仪调理传感器信号，采集卡通过硬件同步将经过调理后传感器信号转换成数字信号；最后测试软件将采集数据经过滤波、拟合、计算出伺服阀各项性能参数，并绘制出相应性能曲线，打印测试报告；同时计算机实时监测测试系统中的各种状态，并能够在某些特定设置的故障状态下自动停机，以确保整个测试系统的安全可靠； |
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| 说明书全文 | 一种电液伺服阀性能测试系统技术领域背景技术[0002] 电液伺服阀是电液伺服控制系统中的重要控制元件，在系统中起着电液转换与功率放大的作用，电液伺服阀结合了精密机械、电子技术和液压技术，具有控制精度高、响应速度快、信号处理灵活、结构紧凑、功率放大系数高与输出线性度好等优点，广泛应用于冶金机械、航空航天、舰船和兵器工业等主要领域。电液伺服阀的性能决定电液伺服控制系统的优劣，因此快速准确测试电液伺服阀的性能就显得尤为重要。 [0003] 当前很多电液伺服阀生产和使用厂家仍旧采用传统的手工测试，利用低频信号发生器、记录仪、频率特性分析仪等来实现测试。测试人员根据所测性能的不同，手动调整测试系统的上各个截止阀的开关状态来切换测试状态。然后，调整测试信号，在记录仪上绘制出性能曲线，从而得到伺服阀性能参数。手工测试系统测试成本高、操作复杂，对测试人员技能的要求很高，测试时受人为因素影响大，测试准确性较差。已不能满足对伺服阀性能测试的要求。 [0004] 随着电子技术的不断发展，CAT技术也随之快速发展并不断完善，其在电液伺服阀性能测试领域的应用步伐也越来越快。所谓CAT技术，就是将计算机与普通测试系统(一、二次仪表)相结合，充分利用计算机存储量大、运算速度快的优势，采用各种功能软件包实现测试中的各种数据处理功能。同时运用适当的外围板卡，实现诸如信号发生器、频率测试仪、比例阀控制器、电磁阀控制器以及记录仪的功能，经过设计完全可以达到伺服阀性能全自动测试的需要。发明内容 [0005] 本发明的目的：设计一种能够自动切换测试状态的电液伺服阀性能测试系统。达到电液伺服阀所有性能全自动测试的目的。提高电液伺服阀的测试精度与效率，减小试验人员的操作难度，避免引入人为误差。 [0006] 本发明的技术方案：一种电液伺服阀性能测试系统，主要包括泵站、测试台架、伺服阀性能测试仪、计算机、采集卡、压力、流量、温度、液位传感器；其特征在于：还包括一个自动切换装置，伺服阀性能测试仪通过自动切换装置自动切换伺服阀性能测试状态，采集卡将测试信号传输给伺服阀性能测试仪，伺服阀性能测试仪将测试信号进行功率放大等处理后给被测伺服阀施加测试电流，伺服阀工作，伺服阀性能测试仪调理传感器信号，采集卡通过硬件同步将经过调理后传感器信号转换成数字信号；最后测试软件将采集数据经过滤波、拟合、计算出伺服阀各项性能参数，并绘制出相应性能曲线，打印测试报告；同时计算机实时监测测试系统中的各种状态，并能够在某些特定设置的故障状态下自动停机，以确保整个测试系统的安全可靠； [0007] 伺服阀性能测试仪包括直流稳压电源、信号调理电路；直流稳压电源给测伺服阀性能测试仪调理电路提供直流电源，为测试台架上切换测试状态用的电磁阀组提供工作电流；信号调理电路具有硬件滤波、加减运算功能、信号放大跟随、V/I转换、恒流电路功能； [0008] 采集卡为16位NI6229数据采集卡，采集卡对数据进行采集，将模拟信号转换成数字信号并通过总线传输给计算机；采集卡根据测试软件设定通过I/O口为伺服阀静态测试内部的自动切换装置提供指令信号，测试自动切换装置自动切换测试系统测试状态。 [0009] 计算电液伺服阀的各性能特性参数是通过最小二乘法拟合算法和牛顿迭代求解多项式算法实现的。测试伺服阀动态性能时，在对动态作动器的速度信号进行FFT变换时，对截断的速度信号添加了Hanning窗，减小了速度信号的谱泄漏。 [0010] 本发明开发的电液伺服阀动静态测试软件操作步骤如下：打开测试软件，在测试软件参数输入界面上输入被测电液伺服阀的必要参数(额定压力、额定电流、额定流量等)，然后点选所需的特性试验(流量、压力、内漏等)，开始试验后，测试系统能够根据选择的特性试验，自动切换测试状态，完成所有被选择的特性试验，计算出特性参数，并绘制出相应的测试曲线，打印测试报告。 [0012] 图1为本发明系统的原理结构图； [0013] 图2为本发明伺服阀性能测试仪中调理电路的原理图； [0014] 图3、4、5为本发明测试软件的操作流程图； 具体实施方式[0016] 如图1所示，根据用户的测试要求，测试状态切换装置自动切换当前测试状态，计算机自动生成测试信号，通过采集卡D/A转换后生成模拟测试信号，模拟信号经伺服阀性能测试仪功率驱动后生成测试电流信号，电流信号驱动伺服阀工作，各种传感器(电流、压力、流量、温度、液位等)将各种测试需要的物理量转换电流信号，传感器电流信号被伺服阀性能测试仪调理成标准电压信号，标准电压信号被采集卡A/D转换后生成数字信号，数字信号通过总线又传回了计算机。测试软件经过滤波、拟合、计算出伺服阀各项性能参数，并绘制出相应的性能曲线，打印测试报告。 [0017] 如图2所示，硬件调理电路具有V/I、硬件二阶低通滤波、信号放大跟随、加减运算等功能。4-20mA标准电流信号不容易受到外界干扰，可以长距离传输不衰减，非常适合用来作为传感器信号的传输形式，但是电流信号不能直接被计算机采集，通过硬件调理电路的高精度250Ω线绕采样电阻，转变为1-5V的电压信号。硬件二阶低通滤波的作用是消除原始信号中所包含的高频噪声信号，防止测试时造成信号幅值衰减和相位滞后，信号放大跟随的作用是将1-5V的电压信号放大转换为0-lOV的标准电压，并且防止调理电路连接到测试系统中时其它电路对调理电路产生影响，提高系统的稳定性和抗干扰性能，加减运算的作用是将负载腔1的压力信号与负载腔2的压力信号相减，生成伺服阀压力特性测试时所需的压差信号。 [0018] 如图3、4、5所示，伺服阀性能测试系统操作可以分为两大块：静态测试与动态测试。选择进入静态测试界面，“系统检测”的作用是测试前检测整个测试系统工作是否正常；“参数设定”的作用是设置被测伺服阀的性能指标；“试验选择”的作用是选择需做的性能试验；“判据设定”的作用是设定伺服阀性能参数合格的标准；“故障设定”的作用是设定故障报警的物理量数值；“记录查询”的作用是查询伺服阀测试记录。开始测试时，测试系统根据“参数设定”与“试验选择”的设定，自动切换测试状态，自动完成所需的性能测试，并根据“判据设定”、“故障设定”作出相应的判断与动作。选择进入动态测试界面，“参数设置”完毕后，点击“开始测试”就可以自动完成伺服阀的动态性能测试；“坐标设置”的作用是将测试结果的坐标显示为普通直角坐标系还是对数坐标系。 |
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