1液压测试及计算机测控技术.ppt

液压测试及计算机测控技术,周生浩液压与气动技术研究所InstituteofHydraulicPneumaticTechnologyIHPT,HydraulicTestingandComputerMeasurementControl,2011.03.10,课程安排,液压测试技术基础2学时液压测试系统的组成,信号分类,测试装置等流体基本参数测量8学时压力测量，流量测量，流量的温度测量，流体密度、粘度及污染度测量。机械参数的测量8学时电阻应变片和应变测量，位移测量，力与转矩测量，速度测量，振动与噪声测量。基本电测仪器的原理与应用.测量误差与试验数据处理6学时测量误差的来源及分类，随机误差的特性，系统误差的特性，衡量测量精度的标准，误差传递定律，综合误差计算。,课程安排,计算机测控系统4学时数字量和模拟量的转换技术，数据采集卡和基于计算机的测控系统，虚拟仪器技术液压测控系统的设计与实现2学时综合测控系统的原理和组成，并给出一个实例说明现代综合技术在测试中的应用。,大作业2课时,总课时32课时,先修课程和参考书,先修课程,液压传动与控制电工学流体力学自动控制理论基础液压比例和伺服技术（非必须）,参考书,液压测试技术吴宝良等编上海交通大学出版社1995液压测试技术熊诗波主编机械工业出版社1982计算机测控系统与数据采集卡应用王利强等编机械工业出版社2007,1液压测试技术基础,概述,背景和目的,液压传动和控制装置应用领域不断扩大,对液压元件、组件和系统的品种及性能要求愈来愈高,①,,研制新产品和分析、改进原产品,,液压试验系统,,1液压测试技术基础,概述,背景和目的,液压传动和控制装置越来越复杂,靠机理分析故障原因变得困难,②,,液压测量系统,,故障诊断分析系统,,1液压测试技术基础,概述,背景和目的,液压控制系统应用领域不断扩大,精确控制技术需要对被控参数进行测量、对执行元件进行控制,③,,液压测量和控制系统,,1液压测试技术基础,被测量,压力、流量、力、力矩、位移、转速、速度、加速度、噪声、温度、粘度和污染度等非电物理量,非电物理量,传感器,电物理量,放大器,,,,压力20MPa,压力传感器,mV,压电元件,V或mA,液压综合试验台,例（气动与液压实验室内）,液压智能综合实验台1辅助平台2液压站3液压泵调压阀组4带过渡底板和快速接头的液压元件5主操作台T型槽板6输出、输入油口7电器控制面板8计算机9液压元件柜,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,动力源和控制系统,被试元件或系统（包括加载器）,检测、放大、转换、显示和记录装置,数据处理,辅助设备和程序控制装置,,,,,,,,,,,,,,,,,,液压试验系统组成,液压试验系统,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,动力源和控制系统,液压泵试验直流电机，直流电机调速系统,液压马达和阀试验液压源，压力、流量、方向控制,一般还包括油温控制系统,被试元件或系统,液压试验系统,液压泵、液压马达、液压阀等元件或系统,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,液压试验系统,加载器,液压加载装置，对被试对象和系统进行加载,检测、放大、转换、显示和记录装置,包括传感器、放大器（变送器）、A/D转换器、显示器和记录器,数据处理,包括数据准备、数据检验、数据分析等步骤,程序控制装置,使整个试验过程按预定程序自动运行,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,白箱,正常状态下液压系统是作为白箱系统存在,液压系统,灰箱,黑箱,,,,Output,非正常状态下液压系统是作为黑箱或灰箱系统存在,液压系统,,,,Unknown,白箱,黑/灰箱,液压测量系统,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,液压系统,,,signal,Outputsignal,检测,检测,检测,信号处理,测试仪或计算机,,,,,,,,,液压测量系统,液压测量系统,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,例混凝土输送泵车,,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,例混凝土输送泵车,液压原理简图,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,例混凝土输送泵车,液压测试系统解决方案,五节RZ型臂架，布料灵活、范围广；防倾翻控制技术，提高泵车智能化水平，增强工作时的安全性；智能缓冲控制系统，换向冲击更小；泵送排量达170m3/h，无级调节，满足各种工况需求；计算机节能控制，功率自动匹配，平均节能20；独创的SYMC专用控制器，系统运行更加可靠；砼活塞自动退回，检测、更换更加方便、高效；全自动高低压切换，泵送适应性更好；电液缓冲、压差感应、开式液压系统全液压换向，换向冲击小，可靠性高。,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,智能测试系统,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,智能测试系统,1液压测试技术基础,液压测试系统组成,液压测量和控制系统,电液比例控制系统的技术构成,参考新编实用电液比例技术,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的特性决定了能否很好地完成了预定的测量任务,测量装置的静态特性,条件被测物理量不变或变化极慢,参数与运动微分方程无关，描述测量装置特性，称为静态参数,测量装置的动态特性,条件被测物理量快速变化,参数运动微分方程描述输入输出动态关系，基于这种动态关系上的特性参数称为动态态参数,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,压力表为例,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,准确度和精密度,准确度测量值偏离真值的程度，准确度高意味着系统误差小,精密度测量中所测得数值重复一致的程度,注意精密度高意味着随机误差小，但是精密不一定准确,精确度综合反映装置的准确和精密程度，精确度高意味着随机误差和系统误差都小,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,静态灵敏度k,灵敏度标定曲线,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,静态灵敏度k,几个概念（以压力测量为例）,压力输入,干扰输入,测量装置,,,输出,,零点漂移由于温度变化使得压力表中的机械传动机构发生相对膨胀和收缩，即使在压力没有变化的情况下，也能导致压力读数的变化,灵敏度漂移温度能改变压力表中弹簧管的弹性模量，从而是静态灵敏度发生变化,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,线性度,线性标定和非线性标定,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,线性度,任意标定点偏离参考直线的最大偏差来表示,参考直线两种表示方法，一为最小二乘法，二为零输入和满量程输出的连接直线,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,滞后,（a）没有机械摩擦，弹簧管的内摩擦和滞后阻尼导致滞后,（b）零点两侧都有有效量程,（c）、d弹簧管内摩擦为零或很小，但存在外摩擦,（e）多因素综合作用,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,分辨能力、死区,分辨能力就是测量仪器可能检测出被测信号最小变化的能力,死区就是产生可以检测到的输入之前可能的输入值的总范围,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,测量范围,一个测量装置可测量的变量范围，也称测量范围或量程。,最低工作界限----最高工作界限,对本质线性测量装置，称线性工作范围,动态范围,测量装置能精确测量的最大与最小动态输入之比值K，以分贝dB来表示,1液压测试技术基础,测量装置的特性,静态标定中一些注意问题,输入量比被标定的测量装置精确度至少高一级,干扰和变异输入保持不变,静态标定一般步骤,检查测量装置的构造，罗列和鉴别所有可能的输入变量确定测量装置所要标定的参量考虑产生所要标定的参量的方法和测量标准在保持其他输入不变的情况下，逐级变化所要标定的参量，并记录，得到标定曲线,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的动态特性,时域过渡过程曲线时域动态性能指标,测量快速变化的物理量时，有必要研究测量装置准确测量这种迅速变化的物理量的能力，即研究测量装置的动态特性,动态特性研究时，输入量和输出量都是时间的函数，传递函数也是时间的函数,测量系统动态特性描述,频率特性曲线频域动态性能指标,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的动态特性,时域动态性能指标,一阶测量系统阶跃输入响应曲线,1.时间常数T,2.响应时间ts,3.上升时间t_tao,允许误差2、5、10,从5到95,,4.延迟时间td,一阶测量系统输出响应值到稳态值50,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的动态特性,时域动态性能指标,二阶测量系统阶跃输入响应曲线,二阶测量系统对阻尼系数小于1.0的衰减振荡曲线,5.峰值时间tp,6.超调量sigma,具体公式计算参考控制理论基础,1液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的动态特性,频域动态性能指标,频域动态性能指标,1.带宽频率,-3dB所对应的频率,2.工作频率,3.跟随角,4.谐振频率,幅值最大值时所对应的频率,1液压测试技术基础,液压测试技术现状及发展趋势,液压测试技术现状,液压测试技术发展趋势,智能技术、LabView技术,有难点、有挑战在线检测技术,全方位在线检测技术,小论文,LabVIEW测控应用,要求,界面简洁美观功能完善实用最终报告页数5页A4纸,第1组变量泵测控,第2组变量马达测控,第3组比例阀系统测控,第4组伺服阀系统测控,第5组油箱测控,第6组液压缸测控,第7组三通比例减压阀测控,前期写个小报告LabVIEW实时系统截止日期4.14,截止日期6.2,