电液伺服阀动态性能测试系统设计

　　0 引言

　　电液伺服阀是电液伺服系统中的关键元件,它品质的好坏直接影响着系统的工作性能。按照国家有关规定,电液伺服阀出厂或维修以后必须进行性能测试和参数调节,以检验它的质量好坏。传统手工测试系统利用按钮、信号发生器、记录仪、示波器等来实现,测试成本高、结构复杂,测试时受人为因素影响大,测试精度低。随着信号处理技术和计算机技术的发展,出现了一种新型的测试系统—计算机辅助测试系统,由计算机对各试验参数,如压力、流量、转速、温度等参数进行数据采集、量化和处理并输出测试结果。

　　1 动态特性试验液压系统

　　电液伺服阀动态特性试验液压系统原理如图1所示。

　　被试阀的输入正弦信号由信号发生器或频率响应分析仪中的信号发生器提供。要求提供频率按一定规律扫描,振幅保持常值的标准正弦波信号。此信号经伺服放大器转换成线圈中正弦变化的电流信号,由与线圈串联的18精密电阻上取电压信号作为输入信号。输出流量则由小质量、低摩擦的无载油缸作为流量传感器检测。油缸的速度与阀输出的空载流量成正比,因为频率特性要求在空载条件下测定,而油缸的速度则通过活塞杆带动的速度传感器检测,故其输出电压是与阀输出流量q成正比的。此电压信号作为被试阀的输出信号。测量在不同频率下的输出、输入信号的振幅比的相角差,即为伺服阀的频率特性和相频特性^[1-2]。

　　2 测试系统的硬件结构

　　试验系统的硬件系统主要完成数据采集和通讯的任务,硬件包括计算机、传感器、输入输出接口电路、计算机外设等。从硬件角度看,本测试系统要完成的功能包括激励信号的发生、D/A转换、输入信号采样、调理、A/D转换、脉冲计数、数值分析和计算、结果输出等几个部分。实验所需激励信号由信号发生器产生。测试时,由信号发生器发出激励信号,经伺服放大器放大滤波,转换成电流信号去激励被试伺服阀,伺服阀的响应信号(流量信号)经速度传感器转换成电压信号,经A/D转换成一组数据传给计算机,计算机对其分析和处理,绘制出频率特性曲线。硬件结构如图2所示^[3]。

　　3 系统的软件结构

　　从结构化设计思想,考虑到用户的使用习惯,以及测试系统硬件本身的要求^[4-5],本测试系统软件设计采用的是模块化结构,每个模块完成一个确定的功能,各个模块间具有相对的独立性。具体划分为6个结构模块,包括:压力特性测试模块、流量特性测试模块、压力流量特性测试模块、内泄漏特性测试模块、零位特性测试模块、频率特性测试模块。各结构模块还包括以下功能模块如激励信号产生模块、流量测量模块、数据采集传输模块、数据处理分析模块、绘图输出模块等。测试软件功能组成如图3所示。