相关法虚拟动态流量计的研制及试验研究

　　摘 要: 在动态流量的测试方法上做了新的尝试, 提出了一种新的动态流量测量方法. 以动态层流流量为研究对象, 利用管道中压力脉动包含了流量信息这一原理, 通过采集相距为L 的两点压力信号对其进行互相关处理, 得到渡越时间, 从而求得管道内的平均流量. 这一过程按一定的时间步长不断地进行, 当时间步长趋近于零时, 平均流量就逼近于瞬时流量. 用无载伺服油缸进行对比实验, 证明了这种方法的准确性和有效性, 并对相关法的测量结果进行了标定.

　　关键词: 动态流量; 层流; 虚拟仪器; 互相关法; 无载伺服油缸

　　在液压设备的状态监测和故障诊断领域, 以及在液压元件及系统的试验研究中, 流量是需要测量和控制的主要参数之一. 流量测量通常包括测量平均稳态流量和测量动态流量. 在液压系统状态监测和故障诊断中, 动态流量信号包含丰富故障特征信息; 在液压元件和系统性能测试中, 动态流量的测量, 对于评价伺服阀、比例阀等控制元件, 以及液压控制系统的动态特性都有着非常重要的意义[ 1-2] .

　　随着现代液压控制技术的发展, 对于系统和元件的动态特性的要求越来越高, 因而对瞬时动态流量测量技术提出了更高的要求. 在保证测试结果不失真的前提下, 一般要求用于动态测量的测试系统的响应时在液压设备的状态监测和故障诊断领域, 以及在液压元件及系统的试验研究中, 流量是需要测量和控制的主要参数之一. 流量测量通常包括测量平均稳态流量和测量动态流量. 在液压系统状态监测和故障诊断中, 动态流量信号包含丰富故障特征信息; 在液压元件和系统性能测试中, 动态流量的测量, 对于评价伺服阀、比例阀等控制元件, 以及液压控制系统的动态特性都有着非常重要的意义[ 1-2] .

　　随着现代液压控制技术的发展, 对于系统和元件的动态特性的要求越来越高, 因而对瞬时动态流量测量技术提出了更高的要求. 在保证测试结果不失真的前提下, 一般要求用于动态测量的测试系统的响应时态流量计系统. 此方法很好地避免了用模型推导计算带来的误差. 并通过伺服阀动态性能试验台上的动态无载伺服油缸的对比试验验证了该方法的有效性.

　　1 相关法测量动态流量的理论基础

　　1. 1 相关性

　　相关是代表客观事物或过程中某两种特征量之间联系的紧密性.

　　在静态测量中由于所测的是数值, 所以相关表达了某两种特征量数值之间的关联程度. 例如: 考察某结构载荷x 和应变y 之间的对应关系, 若具有如图1( a) 的关系, 则表示它们之间存在着严格的对应关系, 称之为精确地线性相关; 假若某两个量之间存在图1( b) 中的趋势, 这说明它们之间有大致的对应关系; 称之为中等的线性相关; 假若某两个物理量存在如图1( c) 的关系, 它们之间在数值上没有对应关系, 则称之为二者不相关.