汽車起重機用油壓傳感器檢測技術

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油壓傳感器是汽車起重機液壓油壓力檢測裝置,在汽車起重機［1］工作過程中檢測液壓系統油液壓力的變動情況,是汽車起重機工作中安全監控的重要組成部分。隨著汽車起重機向大型化、多功能、智能化方向的發展,對于安全作業的監控越來越多,油壓傳感器［2］在汽車起重機上的使用數量也逐漸增加,對安全作業的影響也越來越明顯。

汽車起重機工作環境惡劣,對油壓傳感器的影響以外界環境侵蝕,主要是風沙、油污、雨水腐蝕為主,工作環境溫度在零下30多攝氏度到50攝氏度。目前,沒有專門為汽車起重機開發的油壓傳感器,也沒有專用于汽車起重機用油壓傳感器的檢測技術,常用的檢測方法是以國標《GBT15478-1995 壓力傳感器國標》［3］為指導進行的。GBT15478-1995標準是對壓力傳感器的通用標準,針對汽車起重機用油壓傳感器應用中的這些特點,該標準難以具體指導汽車起重機用油壓傳感器的檢測。合理的檢測汽車起重機用油壓傳感器的性能直接影響到汽車起重機產品安全性能的保障能力,本文結合汽車起重機的特點,結合其對油壓傳感器的要求,形成專門用于汽車起重機用油壓傳感器的檢測技術,用于完成對該類油壓傳感器的檢測和校對,嚴格衡量其技術性能,保障汽車起重機整車作業安全性。

1 概述

本文中的檢測技術主要包含三個部分:靜態性能檢測方法及其指標計算方法;高低性能檢測方法及其計算方法,數據處理人機界面。其中根據汽車起重機對油壓傳感器使用的具體要求,本文專門設計靜態性能檢測指標計算方法。

2 靜態性能

靜態性能主要考察油壓傳感器的零點輸出特性、滿量程輸出特性、遲滯性能、重復性、精確度、靈敏度。

2.1 靜態特性檢測系統

靜態特性檢測系統硬件設備如下所示,外部環境為室溫20℃±2℃,相對濕度60%～70%,大氣壓力86～106KPa。汽車起重機用油壓傳感器量程為0～400bar,因此標準油源提供壓力源為0～800bar,設備說明具體如下:

(1)標準壓力源,提供0～800bar的標準壓力,精度高于0.01級;

(2)采集設備,給傳感器提供工作激勵電源24VDC,采集精度16位,采樣頻率高于200Hz,具有顯示采集數據和記錄的功能的采集設備。

圖1 靜態特性檢測系統

2.2 靜態性能檢測方法及指標計算方法

2.2.1 零點輸出Y0

標準壓力源輸出為0.00bar時,被測傳感器的輸出值標記為零點,重復進行三次。

2.2.2 滿量程輸出 YF·S

標準壓力源為0.00bar時保持1s,記錄傳感器的輸出值標記為下限值;標準壓力源為400.00bar時保持1s,記錄傳感器的輸出值標記為上限值。試驗進行三次。

滿量程輸出YF·S計算方法:式中:H、L分別為檢測上下限的平均值。

2.2.3 遲滯

遲滯ξH定義為在同一試驗點當被測量值和減少時輸出中出現的最大差值。

YF·S——滿量程輸出值。

標準壓力源在下表每個檢測點停頓1s,記錄被試傳感器的讀數,進行三個循環。

2.2.4 重復性

表1 標準壓力源正反行程測試點表

同一試驗員,標準壓力源在表1每個試驗點停頓1s,記錄被試傳感器的讀數,進行三個循環。

重復性ξR的計算方法:對同一被測量值進行多次連續測量所得結果之間的符合程度,計算方法如下:

正行程標準偏差SUi為:

反行程標準偏差SDi為:

標準偏S差:

重復性ξR為:

式中:YUij——正行程第i點第j次的讀數值,i取值為1,2…11;j=1,2,3;

YDij——反行程第i點第j次的讀數值,i取值為1,2…11;j=1,2,3;

n——為重復檢測次數,取值為3,

m——檢測點數量,數量為11,

ε——根據經驗值,本文選取2

2.2.5 精確度ξ

同一試驗員,標準壓力源在表1每個試驗點停頓1秒,記錄被試傳感器的讀數,進行三個循環。

精確度ξ的計算方法:

δ——被測傳感器顯示值與標準壓力源的差值絕對值

YF·S——滿量程值

2.2.6 靈敏度S

同一試驗員,操作標準壓力源從開始值加壓到停止值,記錄被測傳感器在這個過程的增量。

標準壓力源的開始值和停止值如下表所示,進行三個循環。

表2 標準壓力源開始值和停止值

靈敏度S計算方法如下:

式中:△f——輸出量的增量

△p——輸入量的增量

f1,f2——輸出量變化前、后的值;

p1,p2——輸出量變化前、后的值。

3 高低溫檢測

3.1 高低溫特性檢測系統

硬件設備如下所示:

(1)標準壓力源,提供0～800bar的標準壓力,精度高于0.01級;

(2)采集設備,給傳感器提供工作激勵電源24VDC,采集精度16位,采樣頻率高于200Hz,具有顯示采集數據和記錄的功能的采集設備;

(3)高低溫交變濕熱試驗臺,提供-40℃～100℃的試驗環境。

3.2 高低溫性能檢測方法

根據汽車起重機的作業環境,結合油壓傳感器的性能特點,高低溫檢測選定三個溫度點:-40℃(用于檢測極寒工作條件下的工作性能),-20℃,85℃。

圖2 高低溫檢測系統

每次檢測標準壓力源在表1每個檢測點停頓1s,記錄被檢測油壓傳感器的讀數,進行三個循環。按照如下檢測流程進行檢測:

3.3 高低溫性能參數

根據汽車起重機對油壓傳感器的使用要求,選用以下性能用于考察油壓傳感器高低溫性能:

(1)熱零點漂移α:

圖3 高低溫檢測流程

式中:t1——試驗前室溫溫度;

t2——試驗前室溫溫度;

YF·S（t1）——在室溫t1溫度時,傳感器滿量程讀數的平均值。

(2)熱靈敏度漂移β:

式中:

(3)熱零點滯后αH:

式中:

(4)熱靈敏度滯后βH:

式中:

(5)基本性能

使用-40℃,-20℃,85℃的檢測數據按照2.2的指標計算方法分別計算各個溫區的靜態基本性能。

4 數據處理人機界面

對性能檢測后將出現大量數據,從上述章節能看出指標的計算也較為復雜,基于 labview［4］［5］完成油壓傳感器檢測數據處理的人機界面,主要包含數據導入,數據處理和計算模塊,數據操作模塊,指標結果顯示模塊,指標結果存儲模塊。人機界面如下圖所示:

圖4 數據處理人機界面圖

只需要將檢測數據導入人機界面,根據需要點擊相應的指標數據處理按鈕就可以獲得結果。

5 總結

本文從汽車起重機對油壓傳感器使用的具體要求出發,設計其專用的性能檢測方法。檢測方法易于實施,操作簡便,設計合理,能全面真實的反應油壓傳感器的具體性能;檢測性能指標的計算方法在基于長期實踐的基礎上總結獲得,計算方式簡潔,易實現;設計指標處理人機界面進一步簡化檢測工作,數據處理標準化,提升檢測效率。本文中的檢測方法已經應用于汽車起重機油壓傳感器的檢測中,獲得了良好的效果。