液壓系統檢測中虛擬儀器技術的應用

白瓊 謝長軍

摘 要:對于液壓系統檢測方面,虛擬儀器技術在此領域內的應用在最近幾年得到了發展。這種新興的技術可以對系統的硬件及軟件系統進行模擬構造,并且能夠對系統內進行模塊化,使其具有極強的可擴展性和操作的靈活性,虛擬儀器技術對于液壓系統檢測具有重要的意義,本文在闡述虛擬儀器技術內涵及意義的基礎上,淺析了液壓系統檢測中虛擬儀器技術的應用。

關鍵詞:工業檢測虛擬儀器技術液壓系統檢測方法

中圖分類號:TH137 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2010)5(a)-0082-01

1 虛擬儀器技術內涵及意義

在工業檢測領域,虛擬儀器技術雖然只經歷了不長時間的發展,但是對于工業檢測已經起到了深遠的影響。所謂的虛擬儀器技術是在基于計算機科學技術的基礎上,再以輸入、輸出硬件或數據采集卡等專業設備為輔助,不僅能夠實現普通檢測儀器的常見功能,而且可以實現普通儀器所不具備的特殊功能,具有低價格高性能的特點。

這種虛擬儀器技術具有良好使用界面,并且可以使用編程語言來實現對儀器的控制,通過虛擬儀器除了可以完成對數據顯示、采集,還可以完成對數據判斷、分析和處理等工作。所以說,虛擬儀器作為計算機科技技術與檢測技術相融合的產物,以強大的功能性優勢極大的拓展了測量儀器的內涵,是測量儀器技術發展階段中的重要突破。虛擬儀器技術同時也打破了傳統的以記錄數據為目的的傳統檢測系統方法,將眾多原本沒有聯系的領域相互靠攏,化為整體,并且逐漸形成了新的檢測方法和檢測標準。虛擬儀器技術在工業檢測方面應用越來越為廣泛,在下文中主要研究液壓系統中虛擬儀器技術的應用。

2 液壓系統檢測中兩種方法的對比

2.1 傳統方法

目前,在工業領域內廣泛使用的液壓傳動技術雖然具備許多優點,自動化控制也容易實現。但是為了保證液壓傳動技術能夠正常運行,保證測量結果的準確無誤,就必須在檢測工作進行對液壓元件、液壓系統進行性能檢測,以保證沒有偏差發生。在實驗過程中關于液壓傳動的數據檢測可以分為以下幾個方面:

元件出廠檢測:液壓元件的狀態及性能良好與否不僅直接關系著液壓系統的性能狀態,也會對液壓系統的運轉產生決定影響。在液壓元件出廠及使用過程中,需要對其主要動態及靜態特性進行準確校驗檢測;其中主要的性能檢測包括以下方面:機械效率、容積效率的檢測,對液壓泵要檢測壓力流量特性,對泄壓閥需要檢測開閉特性。

系統運行檢測:在正式啟用液壓系統時,在使用過程中也要不斷的對系統進行跟蹤檢測,比如液壓系統中回路中的速度負荷特性。

在對上述這些特性進行分析時,就必須對電功率、速度、壓力、流量等這些數據進行檢測,傳統的方法是在將功率表、流量計、壓力表等檢測設備安裝在需要被檢測的部位,再通過人工記錄的辦法對這些數據進行采集。這種落后的傳統方法不但速度慢、精度差,而且會因為人為原因造成數據偏差。

2.2 計算機輔助檢測方法

得益于計算機科學技術的不斷發展,使得通過計算機輔助及傳感元件相結合的辦法對液壓系統性能特性數據進行自動檢測、記錄、分析、處理成為可能,這種檢測方法可以克服傳統檢測方法的種種弊端,已成為眾多學校、企業研究的重要課題。

這種檢測方法的基本原理是:系統通過傳感元件來實現對數據的采集,之后再將傳感器的模擬信號由A/D轉化器轉化為數字信號,輸入到計算機之中,再通過計算機軟件對數據進行整理、分析、處理。這一系列的檢測過程完全是自動運行的,不僅速度快,而且效率高、數據可靠性強。

由于計算機技術的不斷發展,其運行速度越來越快、功能也日益增強、價格卻日趨下降。并且計算機軟件已經可以代替傳統檢測方法中的硬件設備的作用和功能,這就使虛擬儀器技術應運而生。

3 虛擬儀器技術的應用

虛擬儀器系統包含兩方面內容:硬件系統與軟件系統。硬件系統只負責檢測信號的輸入與輸出工作,軟件系統雖然為整個系統的核心內容,但是也必須依靠于硬件系統的支持才能實現其功能。另外,計算機多媒體技術、網絡技術、數據存儲技術及圖像顯示技術都未虛擬儀器技術的發展起到了輔助支持作用。

3.1 硬件系統

虛擬儀器技術中的硬件主要包括采集數據的各種傳感器、處理數據的計算機和轉換數據的接口卡。傳感器的選用是由所要檢測參數的特征性能及參數范圍所決定的。由于此系統的硬件要與轉換數據的接口卡及采集數據的傳感器想匹配,并且根據液壓傳動系統中參數的一般范圍,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。

由于液壓傳動中動態特性對于時間要求非常之高,在選擇A/D時必須注意。例如,必須在零點幾秒之內完成溢流閥的開閉特性。也就是說轉換器中的轉換時間必須短,所以我們在采集數據時選用型號為PC-6310的A/D轉換器中,它的輸入信號從-5V到+5V,有12位的轉換分辨率和10μs的轉換速率。

3.2 軟件系統

在虛擬儀器系統設計過程中,軟件設計最為關鍵。這是因為由于與常規測量儀器相比沒有相應的控制面板,所以不得不借助計算機的圖形繪制工作對控制面板進行模擬,然后在計算機屏幕上顯現出來,用戶通過計算機屏幕中的模擬控制面板來實現對數據的采集、整理、分析、判斷、處理。為了實現操作的簡易性及快捷性,模擬控制面板這一軟件設計就顯得特別重要。我們可以通過專用的matlab軟件或者高級語言來開發這一模擬控制面板。

4 總結

隨著液壓傳動在工業領域內的廣泛應用,虛擬儀器技術因具備使得檢測更為方便、快捷、通用、靈活、低成本等特點也成為學校及企業的重要研究課題。本文在闡述虛擬儀器技術內涵及意義的基礎上,淺析了液壓系統檢測中虛擬儀器技術的應用。

參考文獻

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