液壓系統(tǒng)檢測(cè)中虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用

白瓊 謝長(zhǎng)軍

摘 要:對(duì)于液壓系統(tǒng)檢測(cè)方面,虛擬儀器技術(shù)在此領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用在最近幾年得到了發(fā)展。這種新興的技術(shù)可以對(duì)系統(tǒng)的硬件及軟件系統(tǒng)進(jìn)行模擬構(gòu)造,并且能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)進(jìn)行模塊化,使其具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性和操作的靈活性,虛擬儀器技術(shù)對(duì)于液壓系統(tǒng)檢測(cè)具有重要的意義,本文在闡述虛擬儀器技術(shù)內(nèi)涵及意義的基礎(chǔ)上,淺析了液壓系統(tǒng)檢測(cè)中虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:工業(yè)檢測(cè)虛擬儀器技術(shù)液壓系統(tǒng)檢測(cè)方法

中圖分類號(hào):TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2010)5(a)-0082-01

1 虛擬儀器技術(shù)內(nèi)涵及意義

在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域,虛擬儀器技術(shù)雖然只經(jīng)歷了不長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,但是對(duì)于工業(yè)檢測(cè)已經(jīng)起到了深遠(yuǎn)的影響。所謂的虛擬儀器技術(shù)是在基于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上,再以輸入、輸出硬件或數(shù)據(jù)采集卡等專業(yè)設(shè)備為輔助,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)普通檢測(cè)儀器的常見功能,而且可以實(shí)現(xiàn)普通儀器所不具備的特殊功能,具有低價(jià)格高性能的特點(diǎn)。

這種虛擬儀器技術(shù)具有良好使用界面,并且可以使用編程語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的控制,通過虛擬儀器除了可以完成對(duì)數(shù)據(jù)顯示、采集,還可以完成對(duì)數(shù)據(jù)判斷、分析和處理等工作。所以說,虛擬儀器作為計(jì)算機(jī)科技技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相融合的產(chǎn)物,以強(qiáng)大的功能性優(yōu)勢(shì)極大的拓展了測(cè)量?jī)x器的內(nèi)涵,是測(cè)量?jī)x器技術(shù)發(fā)展階段中的重要突破。虛擬儀器技術(shù)同時(shí)也打破了傳統(tǒng)的以記錄數(shù)據(jù)為目的的傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)方法,將眾多原本沒有聯(lián)系的領(lǐng)域相互靠攏,化為整體,并且逐漸形成了新的檢測(cè)方法和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬儀器技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)方面應(yīng)用越來越為廣泛,在下文中主要研究液壓系統(tǒng)中虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用。

2 液壓系統(tǒng)檢測(cè)中兩種方法的對(duì)比

2.1 傳統(tǒng)方法

目前,在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的液壓傳動(dòng)技術(shù)雖然具備許多優(yōu)點(diǎn),自動(dòng)化控制也容易實(shí)現(xiàn)。但是為了保證液壓傳動(dòng)技術(shù)能夠正常運(yùn)行,保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確無誤,就必須在檢測(cè)工作進(jìn)行對(duì)液壓元件、液壓系統(tǒng)進(jìn)行性能檢測(cè),以保證沒有偏差發(fā)生。在實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)于液壓傳動(dòng)的數(shù)據(jù)檢測(cè)可以分為以下幾個(gè)方面:

元件出廠檢測(cè):液壓元件的狀態(tài)及性能良好與否不僅直接關(guān)系著液壓系統(tǒng)的性能狀態(tài),也會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生決定影響。在液壓元件出廠及使用過程中,需要對(duì)其主要?jiǎng)討B(tài)及靜態(tài)特性進(jìn)行準(zhǔn)確校驗(yàn)檢測(cè);其中主要的性能檢測(cè)包括以下方面:機(jī)械效率、容積效率的檢測(cè),對(duì)液壓泵要檢測(cè)壓力流量特性,對(duì)泄壓閥需要檢測(cè)開閉特性。

系統(tǒng)運(yùn)行檢測(cè):在正式啟用液壓系統(tǒng)時(shí),在使用過程中也要不斷的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤檢測(cè),比如液壓系統(tǒng)中回路中的速度負(fù)荷特性。

在對(duì)上述這些特性進(jìn)行分析時(shí),就必須對(duì)電功率、速度、壓力、流量等這些數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè),傳統(tǒng)的方法是在將功率表、流量計(jì)、壓力表等檢測(cè)設(shè)備安裝在需要被檢測(cè)的部位,再通過人工記錄的辦法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。這種落后的傳統(tǒng)方法不但速度慢、精度差,而且會(huì)因?yàn)槿藶樵蛟斐蓴?shù)據(jù)偏差。

2.2 計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)方法

得益于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,使得通過計(jì)算機(jī)輔助及傳感元件相結(jié)合的辦法對(duì)液壓系統(tǒng)性能特性數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、記錄、分析、處理成為可能,這種檢測(cè)方法可以克服傳統(tǒng)檢測(cè)方法的種種弊端,已成為眾多學(xué)校、企業(yè)研究的重要課題。

這種檢測(cè)方法的基本原理是:系統(tǒng)通過傳感元件來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集,之后再將傳感器的模擬信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),輸入到計(jì)算機(jī)之中,再通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、處理。這一系列的檢測(cè)過程完全是自動(dòng)運(yùn)行的,不僅速度快,而且效率高、數(shù)據(jù)可靠性強(qiáng)。

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,其運(yùn)行速度越來越快、功能也日益增強(qiáng)、價(jià)格卻日趨下降。并且計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)檢測(cè)方法中的硬件設(shè)備的作用和功能,這就使虛擬儀器技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

3 虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用

虛擬儀器系統(tǒng)包含兩方面內(nèi)容:硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)只負(fù)責(zé)檢測(cè)信號(hào)的輸入與輸出工作,軟件系統(tǒng)雖然為整個(gè)系統(tǒng)的核心內(nèi)容,但是也必須依靠于硬件系統(tǒng)的支持才能實(shí)現(xiàn)其功能。另外,計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)及圖像顯示技術(shù)都未虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展起到了輔助支持作用。

3.1 硬件系統(tǒng)

虛擬儀器技術(shù)中的硬件主要包括采集數(shù)據(jù)的各種傳感器、處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接口卡。傳感器的選用是由所要檢測(cè)參數(shù)的特征性能及參數(shù)范圍所決定的。由于此系統(tǒng)的硬件要與轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接口卡及采集數(shù)據(jù)的傳感器想匹配,并且根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)的一般范圍,我們可以選擇量程為0到10MPa、精度是±0.55Fs的JYB-K的擴(kuò)散硅式壓力變送器及LWY-15型的渦輪流量變送器。

由于液壓傳動(dòng)中動(dòng)態(tài)特性對(duì)于時(shí)間要求非常之高,在選擇A/D時(shí)必須注意。例如,必須在零點(diǎn)幾秒之內(nèi)完成溢流閥的開閉特性。也就是說轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換時(shí)間必須短,所以我們?cè)诓杉瘮?shù)據(jù)時(shí)選用型號(hào)為PC-6310的A/D轉(zhuǎn)換器中,它的輸入信號(hào)從-5V到+5V,有12位的轉(zhuǎn)換分辨率和10μs的轉(zhuǎn)換速率。

3.2 軟件系統(tǒng)

在虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,軟件設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵。這是因?yàn)橛捎谂c常規(guī)測(cè)量?jī)x器相比沒有相應(yīng)的控制面板,所以不得不借助計(jì)算機(jī)的圖形繪制工作對(duì)控制面板進(jìn)行模擬,然后在計(jì)算機(jī)屏幕上顯現(xiàn)出來,用戶通過計(jì)算機(jī)屏幕中的模擬控制面板來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、整理、分析、判斷、處理。為了實(shí)現(xiàn)操作的簡(jiǎn)易性及快捷性,模擬控制面板這一軟件設(shè)計(jì)就顯得特別重要。我們可以通過專用的matlab軟件或者高級(jí)語(yǔ)言來開發(fā)這一模擬控制面板。

4 總結(jié)

隨著液壓傳動(dòng)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用,虛擬儀器技術(shù)因具備使得檢測(cè)更為方便、快捷、通用、靈活、低成本等特點(diǎn)也成為學(xué)校及企業(yè)的重要研究課題。本文在闡述虛擬儀器技術(shù)內(nèi)涵及意義的基礎(chǔ)上,淺析了液壓系統(tǒng)檢測(cè)中虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用。

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