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液压测试台计算机辅助测试系统的研究

期刊:大连海事大学学报DOI:10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2000.03.016

液压测试台计算机辅助测试系统的研究

研究基本信息

本文题为《液压测试台计算机辅助测试系统的研究》,由徐造林(南京交通高等专科学校)、孙玉清与朱宇(大连海事大学轮机工程学院)共同完成,发表于《大连海事大学学报》第26卷第3期(2000年8月)。这项研究的文章编号为1006-7736(2000)03-0062-05,并收到交通部科技进步“通达计划”资助(95-06-02-20)。

研究背景与意义

船舶液压系统检测是船舶运行中保证液压元件性能参数可靠性的重要环节。然而,随着液压设备技术的发展,传统测试方法在精度、速度以及数据可靠性上显得不够完善。这项研究针对这一现实问题,设计开发了基于计算机辅助测试系统(Computer Aid Test System, CAT)的液压测试系统,研究目标是提高液压元件测试的精度,提升测试效率,为船舶设备安全性能及适航性检查提供更可靠的技术支撑。这项工作填补了液压元件自动化、智能化测试领域的一定空白,具有重要意义。

系统设计

硬件设计

研究基于YCT-C200A型液压测试台,详细设计了一套CAT硬件系统,具有以下特点: 1. 测试台内嵌压力、温度和流量变送器,可以通过计算机精确实现信号采集。 2. 加载阀选用电磁比例溢流阀,从而实现远程加载功能。这种硬件搭配符合液压系统测试需求。

研究进一步将整个系统的信号分为模拟信号与数字信号两类,通过硬件设计优化数据流动性与可靠性。

软件设计

系统软件使用FIX DMACS工具编制,在Windows环境下运行。软件框架设计全面,主菜单包含四大功能模块:文件管理、元件测试、传感器标定、信号传输通道检测等。具体功能涵盖测试报告的自动打印与文件存储功能,完全符合自动化测试需求。

数据处理及抗干扰策略

数据转换与处理
  1. 流程及公式
    系统通过计算机对采集信号进行数据公式处理,计算被测试液压元件的性能参数。如容积效率公式为: ηv = (qe / qi)× 100% 其中 qe 为试验压力下的输出流量,qi 是空载压力下的输出流量。

其他性能参数如输入功率、输出功率及总效率,研究分别通过精确公式计算。通过计算,系统能够得到液压元件的真实性能数据。

  1. 多样化测试输出
    系统对液压泵或液压马达的测试数据生成两种性能曲线:流量-压力曲线、输出功率-压力曲线。这些曲线清晰反映出设备性能,辅助用户进行全面评估。

  2. 误差处理
    CAT系统使用算术平均值法进行数字滤波,有效地平滑周期性数据干扰。研究发现采样次数(N值)直接影响灵敏度与平滑度,具体测试过程中通常选择N = 10。同时,为减少传感器的非线性误差,研究设计传感器标定与线性校正程序,通过插值方法消除测量误差,提高数据可信度。

  3. 试验数据平滑与插值
    对于随机干扰较大的数据,系统采用五点三次加权平均法对数据点进行校正,最终计算得到更真实反映元件性能的参数。通过插值方式,能够在试验数据节点之外得到额外曲线点,生成光滑的性能曲线。

抗干扰策略

为了抑制共模与串模干扰,研究采用了多项抗干扰措施: 1. 实现系统内的单点接地,统一处理计算机地、信号源地等。 2. 系统设计加入物理滤波与数字滤波双重方案。 3. 输入输出通道中实现光电隔离、变压器隔离与屏蔽保护,进一步提升数据处理的稳定性。

研究结果

在液压元件测试过程中,CAT系统展示了以下关键表现: 1. 自动化与高效性
系统能够实现数据快速采集与实时处理,测试精度高、效率佳,支持自动打印功能。 2. 性能曲线生成
研究通过实验测试分析,成功生成某船A4V117型液压泵的流量-压力曲线与输出功率-压力曲线。从曲线中能够直观了解设备性能。

研究结论

研究设计研发的计算机辅助液压测试系统,兼顾操作便捷性与数据可靠性,在液压领域具有以下重要性: 1. 科学价值:创新地融合计算机辅助技术和液压测试设备,为船舶液压元件检测提供了一条数字化和智能化新路径。 2. 应用价值:通过系统高效、精准的数据输出,能够为船舶设备的安全性与适航性提供坚实的理论和技术支撑,同时改善了传统测试方式的不足。 3. 创新性:本系统开发了一整套从硬件到软件均紧密集成的测试框架,并显著提升了抗干扰能力,可为后续相关测试设备的设计提供范本。

研究亮点与贡献

  1. 技术创新
    系统采用电磁比例溢流阀实现远程加载,同时结合FIX DMACS工具开发了完整的软件操作界面,包含文件管理、传感器标定等模块化功能。
  2. 数据处理技术的突破
    不仅涵盖传统的算术平均滤波,还引入了五点三次加权平均法与插值技术,有效消除误差,提升数据真实性。
  3. 全面的抗干扰方案
    研究在硬件、软件两个层面实施多项抗干扰设计,确保了测试系统对于噪声干扰的高适应性。

总结

本文通过研究开发的液压测试台计算机辅助测试系统,展示了一套具有高精度和高效率的船舶液压元件检测方案,其在技术创新、实用价值方面实现了重大突破。这项研究不仅丰富了液压测试领域现存的技术体系,也为下一步智能化、自动化液压设备的研发奠定了基础。

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