基于传感器组与虚拟仪器技术的工程机械液压测试仪.doc

基于传感器组与虚拟仪器技术的工程机械液压测试仪 基于传感器组与虚拟仪器技术的工程机械液压测试仪矿山机械第33卷xx年第3期论文编号?1001?3954?20503?0057?02基于传感器组与虚拟仪器技术的工程机械液压测试仪蒋国良杨小强杨晓峰李卫士210007解放军理工大学工程兵工程学院江苏南京着液压技术和工程机械?机电一体化?技术的发展,工程机械液压系统的功能越来越多,其自身的结构、组成变得日益复杂;加之,工程机械的工作环境比较恶劣,因而发生故障的机率也随之增多,故障的发生往往牵涉到机械、电子、自动控制等环节,所以液压系统故障的状态监测、故障的诊断等都比较难。 液压系统作为一个整体,其中任一元件的故障均会影响到系统的工作状态,而一旦出现故障,很难准确地判断故障发生的具体部位。 工程机械液压系统的故障诊断和维修是一项复杂的经验性工作,需要应用大?检测数据、工程装备本身的技术数据和基准检测数据与信息,才能有效地解决复杂故障的诊断问题。 传统的诊断方法已?能满足现代工程机械迅速发展的要求。 根据目前国内外液压系统状态监测设备的研制与使用状况,尤其是军用工程机械液压系统在线监测、快速修?及战时抢修对检测仪器的需求,本文从液压系统综合性能检测与故障诊断的使用要求与功能设计入手,采用集成传感器组、虚拟仪器技术和PCM CIA多功能数据采集卡,研制开发了工程装备液压系统综合测试分析仪。 随成在传感器本体上,缩小了体积,提高了抗干扰性。 测试时,只需一个接入点,即可同时测?液压回?的压?、流?及温度参数,配合分析系统进?液压马达、液压泵、阀和液压缸的在线与离线测试分析与故障检测和诊断; (3)美国Flo-tech公司生产的Activa sensorar?ray传感器组,具有体积小、可靠性高等特点,?于嵌入测?或进?测?液压系统元器件的性能检测与评价。 与SIM相比,去掉了加载阀; (4)辅助测试传感器组和转速传感器,主要进?液压回?的压?、流?和转速的测?;通用1测试分析仪的硬软件组成与工作原?1.1总体构成及工作原?工程车辆液压系统自动测试与分析系统的功能是:在各种工况下对工程机械液压系统的压?、流?、温度以及转速同时进?测试,并进?分析,掌握其信号特征,为工程车辆的鉴定试验和后续的故障诊断提供足够的数据。 考虑到测试工作有时在实验室进?,有时要求在野外随车进?,有的工程车辆测试空间比较狭窄,为此我们选用了体积小、携带方?、性能价格比高的硬件,主要配置如下(见图1)。 (1)美国NI公司生产的插入?携式计算机PC MCIA口的NI_700高性能多功能数据采集卡,其采样频率为100k,A/D分辨率12位,有4档程控放大增益,最大输入电压10V,8?双端/16?单端模拟输入通道,16?可编程TTL数字I/O通道; (2)美国Flo?tech公司生产的SIM sensorarray传感器组,该传感器组(sensor array)是在涡轮流?传感器的基础上集成了压?、温度传感器及加载阀,所有传感器的调?模块都集图1液压测试仪硬件原?图 (5)?携式笔记本电脑与传感器接口箱等。 1.2软件设计检测软件是在LabV IEW平台自?开发,其功能主要有自检、标定、设置、检测、各种报告的生成和帮助等,整套软件最终形成可执?文件,在Window s各版图2液压测试仪软件系统框图57M ining&Processin gEquipment矿山机械第33卷xx年第3期基于传感器组与虚拟仪器技术的工程机械液压测试仪本操作系统中直接运?。 测试仪的软件系统主要包括6大部分:系统自检、系统标定、检测诊断、分析处?、打印测试报告和帮助等,软件功能框图如图2所示。 其中系统自检主要是对计算机和硬件的通讯进?测试;系统标定主要是指测试前对数采系统及其前端的调?模块进?通道标定;检测诊断部分主要是对试验条件、传感器、检测参数进?设置,完成检测数据的采集、显示与故障状态提示和报警,并可将检测数据保存成数据文件;分析处?是离线处?,主要是对保存的数据文件进?各种后处?和各种性能评价。 下面主要介绍检测系统的几个关键技术问题的解决。 帮助是对整个检测系统用户界面上的所有控件、设置、操作步骤的详细解释,当实际操作时,可以在打开实时帮助功能的前提下,有鼠标指向某个控件,即可显示出该控件的帮助信息;使用说明是对该检测软件的使用步骤、功能等操作以详细介绍,从LabV IEW环境直接进入Microsoft Word环境中浏览,使用说明只能在主界面中调用,而实时帮助在所有的界面中均可以使用,该功能大大提高了该系统的可操作性,并减少了操作失误。 3检测仪的应用22.1测试仪设计中关键技术问题系统测试界面的虚拟仪器风格设计数据采集界面设计为虚拟仪器风格,测试面板上可以直观地观察到测试系统的工作原?的动画演示,动态显示液压系统的液压油温度、压?、流?等参数,实现对液压泵、液压缸等的性能的实时检测与评价。 图3所示为测试仪的自动检测界面图。 利用该检测仪对TY120A推土机进?了液压系统故障检测与诊断。 实际故障表现为2个推土铲的油缸在工作中出现提升无?。 按测试步骤用检测仪对液泵进?了检测,在转速1500r/min,油温42?时,随着压?的增大,测试流?迅速下降。 显然,故障原因在于液压泵的容积效率过低,经拆检发现,齿轮泵的两侧密封板磨损严重。 2.2系统软件中完善的帮助功能设计4结论帮助部分有2个功能:实时帮助和使用说明。 实时通用本文研制的测试仪实现了液压系统检测的定性分析向定?分析的转变,完成了工程机械液压系统自动测试与分析的自动化,并体现了虚拟仪器开发平台LabV IEW的很多优点:使用方?;虚拟仪器界面风格,清晰直观;即点即显实时帮助,界面友好;数据采集及数据处?功能齐全等等。 该测试仪的成功开发很好地满足了工程机械液压系统的测试需求。 参考文献1徐爱钧.智能化测?控制仪表原?与设计.?京:?京航空航天大学出版社,1997.2单成祥.传感器的?论与设计基础及其应用.?京:国防工业出版社,1994.3刘寒冰,漆东勇,马少华.采用多?阀的液压系统状态监测的实现.液压与气动,xx (2)4杨小强,付万刚,刘矿山机械,xx (11)鹏.基于多传感器数据融合技术的液压传感器.!(:xx-10-28)图3液压系统自动检测界面#(上接第56页)则n? (3)vn?Q=(1+?)?- (4)2v v2n?P (5)=P+Q1+?P由 (5)式可以看出的比值,只与A、B两磁头+P=间距d内包含的磁晶格数目n和构件的应变有关,与磁晶格的波长?以及检测磁头与构件之间的相对速度v等因素无关。 也就是说,当A、B两检测头之间的距离固定,即n值保持?变,在一定的应?之下,则P的P+Q基于磁晶格的应变检测,将对构件的应变转换成对时间?的计测,从而实现了以非接触的电磁方式检测构件的应变检测,为应变检测提供了一种全新的方法。 计算机进?定?计算,实现对结果的显示、存储、打印等功能,实现了构件应变检测的实时、在线、定?检测。 利用MATLAB对系统的信号检测电?进?仿真,优化了电?的结构和电?的有关参数,大大减少了实际调试电?的工作?。 如果做进一步的研究,利用VB对仿真后的结果进?处?,还可以使该系统实现计算机上的虚拟实验。 参1张出版社,xx.2童诗白,华成英.模拟电子技术基础.?京:高等教育出版社,xx.3郑亚民,蒋保臣.基于Matlab/Simulink的整流滤波电?的模拟与仿真.电子科技,xx (4)4谭继文,王广丰,舒杰等.机械构件线应变在线检测新技术研究.机(:xx-10-15)械科学与技