基于虚拟仪器的溢流阀动态特性测试技术

　　0 引言

　　溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护。几乎在所有的液压系统中都要用到它,其性能好坏对整个液压系统的正常工作有很大影响。为了检验溢流阀是否达到设计指标,是否满足使用要求,需要对其进行试验。全面掌握溢流阀的结构完整性、工作性能和耐久性需要进行型式试验。型式试验的条件严格、测试精度较高,试验项目不仅包括静态特性也包括动态特性。而动态特性试验对于测试系统的频率响应特性有很高的要求,过去一般采用模拟示波器等传统仪器。但是传统仪器在数据的分析、存储、传输等方面都存在很多不足。因此研究基于虚拟仪器的溢流阀动态特性测试技术具有很重要的意义。

　　1 溢流阀动态特性测试原理

　　按照国家标准,溢流阀瞬态试验包括:(1)进口压力对流量阶跃的响应特性试验;(2)建压、卸荷特性试验。两者所需要的虚拟仪器结构大部分是相图1进口压力对流量 阶跃的响应曲线同的,因此本文只针对进口压力对流量阶跃的响应特性试验来介绍虚拟仪器系统的开发。

　　图1是进口压力对流量阶跃的响应曲线。图中pD是溢流阀额定压力,试验中作为最大调定压力;p0是卸荷压力,试验中作为起始压力;是压力超调量,=pmax-pD,一般压力超调量为额定压力的10%~30%;t1是响应时间,即压力从初始压力与最终稳态压力之差的10%上升到90%所需的时间; t2是瞬态恢复时间。压力在pD上下振荡数次稳定下来,这是由于外界干扰而造成的压力持续波动。溢流阀动态特性测试系统油路图如图2所示,图中1是滤油器,2是叶片泵,6是流量计, 4是被试溢压系统原理图流阀,阀的型号为Y-10B。溢流阀3用来调节实验回路的压力,瞬态实验时调至比被试阀最高调定压力高30%左右;被试阀前的压力由传感器接点P1测量。电磁换向阀5接在被试阀的远程控制口上,在卸荷状态下使换向阀5断电,即等于给被试阀4输入一个阶跃的压力信号。

　　2 溢流阀动态特性测试的虚拟仪器结构

　　根据溢流阀动态特性测试对于灵敏度、精度和动态响应特性的要求,系统选用硅压阻传感器。它的体积小、重量轻,硅材料具有极高的弹性模数,敏感元件固有频率很高,因此在动态应用时精度高、频带宽,采用合理的管腔结构形式时使用频率可以达到数百千赫兹。

　　数据采集卡使用美国NI公司的PCI-4472,这是一种高精度、高性能的动态信号采集设备,它提供8个同步采样通道;102k采样率;24位分辨率,能够分辨微伏级的电压信号;带有内置抗混叠滤波器,可以消除伪波,提高信噪比,得到高精度、高保真的信号。由于PCI-4472数据采集卡优越的性能,可以将传感器的毫伏级信号直接输入数据采集卡,省略了中间的信号调理环节,进一步提高了系统动态性能。测试系统软件在LabVIEW这个优秀的虚拟仪器平台上开发,因为使用图形语言编程,具有很高的开发效率和灵活性。同时LabVIEW提供了各种信号处理函数和数学工具,非常适合开发高性能的动态测试虚拟仪器。