液压系统检测中虚拟仪器技术的应用

白琼 谢长军

摘 要:对于液压系统检测方面,虚拟仪器技术在此领域内的应用在最近几年得到了发展。这种新兴的技术可以对系统的硬件及软件系统进行模拟构造,并且能够对系统内进行模块化,使其具有极强的可扩展性和操作的灵活性,虚拟仪器技术对于液压系统检测具有重要的意义,本文在阐述虚拟仪器技术内涵及意义的基础上,浅析了液压系统检测中虚拟仪器技术的应用。

关键词:工业检测虚拟仪器技术液压系统检测方法

中图分类号:TH137 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2010)5(a)-0082-01

1 虚拟仪器技术内涵及意义

在工业检测领域,虚拟仪器技术虽然只经历了不长时间的发展,但是对于工业检测已经起到了深远的影响。所谓的虚拟仪器技术是在基于计算机科学技术的基础上,再以输入、输出硬件或数据采集卡等专业设备为辅助,不仅能够实现普通检测仪器的常见功能,而且可以实现普通仪器所不具备的特殊功能,具有低价格高性能的特点。

这种虚拟仪器技术具有良好使用界面,并且可以使用编程语言来实现对仪器的控制,通过虚拟仪器除了可以完成对数据显示、采集,还可以完成对数据判断、分析和处理等工作。所以说,虚拟仪器作为计算机科技技术与检测技术相融合的产物,以强大的功能性优势极大的拓展了测量仪器的内涵,是测量仪器技术发展阶段中的重要突破。虚拟仪器技术同时也打破了传统的以记录数据为目的的传统检测系统方法,将众多原本没有联系的领域相互靠拢,化为整体,并且逐渐形成了新的检测方法和检测标准。虚拟仪器技术在工业检测方面应用越来越为广泛,在下文中主要研究液压系统中虚拟仪器技术的应用。

2 液压系统检测中两种方法的对比

2.1 传统方法

目前,在工业领域内广泛使用的液压传动技术虽然具备许多优点,自动化控制也容易实现。但是为了保证液压传动技术能够正常运行,保证测量结果的准确无误,就必须在检测工作进行对液压元件、液压系统进行性能检测,以保证没有偏差发生。在实验过程中关于液压传动的数据检测可以分为以下几个方面:

元件出厂检测:液压元件的状态及性能良好与否不仅直接关系着液压系统的性能状态,也会对液压系统的运转产生决定影响。在液压元件出厂及使用过程中,需要对其主要动态及静态特性进行准确校验检测;其中主要的性能检测包括以下方面:机械效率、容积效率的检测,对液压泵要检测压力流量特性,对泄压阀需要检测开闭特性。

系统运行检测:在正式启用液压系统时,在使用过程中也要不断的对系统进行跟踪检测,比如液压系统中回路中的速度负荷特性。

在对上述这些特性进行分析时,就必须对电功率、速度、压力、流量等这些数据进行检测,传统的方法是在将功率表、流量计、压力表等检测设备安装在需要被检测的部位,再通过人工记录的办法对这些数据进行采集。这种落后的传统方法不但速度慢、精度差,而且会因为人为原因造成数据偏差。

2.2 计算机辅助检测方法

得益于计算机科学技术的不断发展,使得通过计算机辅助及传感元件相结合的办法对液压系统性能特性数据进行自动检测、记录、分析、处理成为可能,这种检测方法可以克服传统检测方法的种种弊端,已成为众多学校、企业研究的重要课题。

这种检测方法的基本原理是:系统通过传感元件来实现对数据的采集,之后再将传感器的模拟信号由A/D转化器转化为数字信号,输入到计算机之中,再通过计算机软件对数据进行整理、分析、处理。这一系列的检测过程完全是自动运行的,不仅速度快,而且效率高、数据可靠性强。

由于计算机技术的不断发展,其运行速度越来越快、功能也日益增强、价格却日趋下降。并且计算机软件已经可以代替传统检测方法中的硬件设备的作用和功能,这就使虚拟仪器技术应运而生。

3 虚拟仪器技术的应用

虚拟仪器系统包含两方面内容:硬件系统与软件系统。硬件系统只负责检测信号的输入与输出工作,软件系统虽然为整个系统的核心内容,但是也必须依靠于硬件系统的支持才能实现其功能。另外,计算机多媒体技术、网络技术、数据存储技术及图像显示技术都未虚拟仪器技术的发展起到了辅助支持作用。

3.1 硬件系统

虚拟仪器技术中的硬件主要包括采集数据的各种传感器、处理数据的计算机和转换数据的接口卡。传感器的选用是由所要检测参数的特征性能及参数范围所决定的。由于此系统的硬件要与转换数据的接口卡及采集数据的传感器想匹配,并且根据液压传动系统中参数的一般范围,我们可以选择量程为0到10MPa、精度是±0.55Fs的JYB-K的扩散硅式压力变送器及LWY-15型的涡轮流量变送器。

由于液压传动中动态特性对于时间要求非常之高,在选择A/D时必须注意。例如,必须在零点几秒之内完成溢流阀的开闭特性。也就是说转换器中的转换时间必须短,所以我们在采集数据时选用型号为PC-6310的A/D转换器中,它的输入信号从-5V到+5V,有12位的转换分辨率和10μs的转换速率。

3.2 软件系统

在虚拟仪器系统设计过程中,软件设计最为关键。这是因为由于与常规测量仪器相比没有相应的控制面板,所以不得不借助计算机的图形绘制工作对控制面板进行模拟,然后在计算机屏幕上显现出来,用户通过计算机屏幕中的模拟控制面板来实现对数据的采集、整理、分析、判断、处理。为了实现操作的简易性及快捷性,模拟控制面板这一软件设计就显得特别重要。我们可以通过专用的matlab软件或者高级语言来开发这一模拟控制面板。

4 总结

随着液压传动在工业领域内的广泛应用,虚拟仪器技术因具备使得检测更为方便、快捷、通用、灵活、低成本等特点也成为学校及企业的重要研究课题。本文在阐述虚拟仪器技术内涵及意义的基础上,浅析了液压系统检测中虚拟仪器技术的应用。

参考文献

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