專(zhuān)利名稱(chēng)：比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，尤其涉及一種比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
比例技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了比例電磁鐵的廣泛應(yīng)用，作為各個(gè)比例控制系統(tǒng)的關(guān) 鍵部件之一，其特性及工作的可靠性，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)和其它相關(guān)元件都具有十分重要的 影響，而通過(guò)合理的測(cè)試方法和完善的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)比例電磁鐵進(jìn)行精確測(cè)試檢驗(yàn)，不但對(duì) 保證整個(gè)電液比例控制系統(tǒng)綜合性能具有關(guān)鍵的作用，也是進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)高性能比例電 磁鐵的重要前提。 目前比例電磁鐵的應(yīng)用已深入到眾多工程自動(dòng)化領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者已在尋求 自動(dòng)化程度高，準(zhǔn)確、可靠的測(cè)試策略方面進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，提出了一些具有建設(shè) 性的新思路，并取得了一些具有實(shí)用性意義的成果，使得比例電磁鐵的性能測(cè)試方案也逐 步由傳統(tǒng)的"傳感器+函數(shù)紀(jì)錄儀"模式發(fā)展為基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的半自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。
而文獻(xiàn)資料表明，隨著被測(cè)對(duì)象種類(lèi)的不斷復(fù)雜和測(cè)試要求的不斷提高，現(xiàn)有的 測(cè)試策略仍然存在許多有待解決的問(wèn)題。例如由于測(cè)試方案或硬件單元設(shè)計(jì)不合理造成系 統(tǒng)功能過(guò)于簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度不高或者系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)試精度卻不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)，它 包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感 器、信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元；計(jì)算機(jī)與打印機(jī)相連，多功能數(shù)據(jù)采集卡分別與計(jì)算機(jī)、伺服控 制器、力傳感器、位移傳感器以及信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置 相連，力傳感器固定在機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置上。 進(jìn)一步地，還包括一測(cè)試臺(tái)架，所述機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置、伺服控制器和位移傳感器均豎 直固定于測(cè)試臺(tái)架上，力傳感器通過(guò)其支座與機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的滑塊固定連接。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)是依據(jù)比例電磁鐵的機(jī)械 結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及測(cè)試項(xiàng)目，制定出合理的測(cè)試方案，并將傳感器測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技 術(shù)、虛擬儀器技術(shù)以及ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)而得，該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試精準(zhǔn)、功能 齊全、自動(dòng)化程度高、可靠性好。


圖1是本發(fā)明比例電磁鐵性能
圖2是本發(fā)明比例電磁鐵性能
圖3是本發(fā)明比例電磁鐵性能
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測(cè)試系統(tǒng)的組成框測(cè)試系統(tǒng)的操作軟件的功能模塊層次結(jié)構(gòu)圖； 測(cè)試系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機(jī)械驅(qū) 動(dòng)裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元。此外，還可以包括測(cè)試 臺(tái)架及其他固定連接附件。計(jì)算機(jī)與打印機(jī)相連，多功能數(shù)據(jù)采集卡分別與計(jì)算機(jī)、伺服控 制器、力傳感器、位移傳感器以及信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置 相連，力傳感器固定在機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置上。 多功能數(shù)據(jù)采集卡由各種即插即用的數(shù)據(jù)采集模塊組成，具有多路輸入輸出功 能，可通過(guò)其USB接線端子分別與計(jì)算機(jī)、力傳感器、位移傳感器以及信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元 相連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)試信號(hào)和控制信號(hào)的高速采集、轉(zhuǎn)換和傳輸。該多功能數(shù)據(jù)采集卡可以采用 研華公司的USB-4711數(shù)據(jù)采集卡。 機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和伺服控制器可通過(guò)螺紋接口豎直固定于測(cè)試臺(tái)架上，帶動(dòng)力傳感 器運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而間接控制與力傳感器直接接觸的待測(cè)比例電磁鐵的銜鐵位置。力傳感器通過(guò) 其支座與機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的滑塊固定連接，在測(cè)試中實(shí)時(shí)采集比例電磁鐵的輸出力。位移傳 感器的外殼通過(guò)其支架豎直固定于測(cè)試臺(tái)架上。位移傳感器驅(qū)動(dòng)軸端部的測(cè)試頭與所述力 傳感器的支座頂部在測(cè)試過(guò)程中始終保持接觸，從而間接測(cè)得比例電磁鐵銜鐵的位置。信 號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元將多功能數(shù)據(jù)采集卡輸出的電壓信號(hào)(0 5V或0 10V)轉(zhuǎn)換為合乎 比例電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電流范圍的電流控制信號(hào)(根據(jù)常見(jiàn)比例電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電流范圍， 一般 輸出0 2A的電流信號(hào))，并輸送給比例電磁鐵。 計(jì)算機(jī)可以是普通的個(gè)人電腦(PC)，該計(jì)算機(jī)還配備有顯示裝置，用于將測(cè)試結(jié) 果實(shí)時(shí)反饋給測(cè)試人員。打印機(jī)用于配合系統(tǒng)測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)報(bào)表的打印功能，以 備測(cè)試信息的后續(xù)管理工作。 作為整個(gè)系統(tǒng)的中心控制單元，計(jì)算機(jī)通過(guò)多功能數(shù)據(jù)采集卡輸出兩路電壓模擬 量信號(hào)(AO)，一路模擬信號(hào)經(jīng)由信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元(電壓電流轉(zhuǎn)換電路)調(diào)理為足夠大 的電流控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被測(cè)比例電磁鐵輸出相應(yīng)的力，另一路模擬信號(hào)經(jīng)繼電器放大為適 當(dāng)?shù)碾妷嚎刂菩盘?hào)后輸入伺服控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的滑塊和力傳感器的運(yùn)動(dòng)控制， 進(jìn)而間接控制比例電磁鐵的銜鐵位置。測(cè)試過(guò)程中，力傳感器和位移傳感器可以分別實(shí)時(shí) 獲得比例電磁鐵的輸出力和銜鐵位置對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，經(jīng)多功能數(shù)據(jù)采集卡將模擬量 轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量傳給計(jì)算機(jī)，而后通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、處理、保存， 特性曲線的繪制以及報(bào)表的打印等功能。 比例電磁鐵性能測(cè)試包括力_電流特性測(cè)試和力_行程特性測(cè)試。
本發(fā)明比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法包括以下步驟 1、多功能數(shù)據(jù)采集卡將采集到的多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳送給計(jì)算機(jī)， 同時(shí)接收由計(jì)算機(jī)傳送來(lái)的指令信號(hào)兩路模擬量信號(hào)和一路數(shù)字量信號(hào)，其中，一路模擬 信號(hào)作為比例電磁鐵的電流控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)其輸出相應(yīng)的力，另一路模擬信號(hào)作為速度控 制信號(hào)輸送給伺服控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)控制， 一路數(shù)字量信號(hào)為機(jī)械 驅(qū)動(dòng)裝置的使能信號(hào)； 2、錄入待測(cè)比例電磁鐵的測(cè)試基本資料，設(shè)定待測(cè)比例電磁鐵的測(cè)試參數(shù)后進(jìn)行 各項(xiàng)性能測(cè)試，并通過(guò)各個(gè)狀態(tài)指示燈實(shí)時(shí)反饋測(cè)試狀態(tài)； 3、通過(guò)多功能數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出控制信號(hào)的同時(shí)采集多路模擬信號(hào)；實(shí)時(shí)處理和顯示采集信號(hào)，并將所有采集信號(hào)儲(chǔ)存于指定數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備后續(xù)數(shù)據(jù)管理所用；
4、最終獲得被測(cè)比例電磁鐵的特性曲線。 圖2為本發(fā)明比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試軟件層次結(jié)構(gòu)圖。它是以LabVIEW 作為開(kāi)發(fā)環(huán)境，將傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)以及ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有機(jī)結(jié) 合，配合測(cè)試原理以及硬件平臺(tái)的具體設(shè)計(jì)而編寫(xiě)的，不但實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、顯示、 自動(dòng)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的處理和特性曲線的顯示等基本功能，而且借助LabSQL工具包強(qiáng)大的數(shù)據(jù) 庫(kù)訪問(wèn)功能，實(shí)現(xiàn)了歷史記錄的查詢(xún)、刪除等數(shù)據(jù)管理工作。軟件程序采用層次化、模塊化 的思想編寫(xiě)將測(cè)試系統(tǒng)主要分為特性測(cè)試模塊(分別為力_電流特性測(cè)試和力_行程特 性測(cè)試)和數(shù)據(jù)管理模塊，而每個(gè)主模塊往下又分為若干子功能模塊。具體設(shè)計(jì)過(guò)程采用 參差遞進(jìn)結(jié)構(gòu)先確定軟件的基本框架，而后再向下逐步細(xì)分其子模塊的具體任務(wù)，如有需 要，一些子模塊還需要進(jìn)一步再向下細(xì)化，使得整個(gè)程序不但流程清晰、關(guān)系明確，易于閱 讀和調(diào)試，而且在減少程序維護(hù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了程序重用性的最大化。其中性能測(cè)試模塊主要 針對(duì)實(shí)時(shí)測(cè)試中所涉及到的程序，具體向下又包括參數(shù)設(shè)置模塊，用于錄入被測(cè)比例電磁 鐵的基本資料和測(cè)試參數(shù)；輸出控制模塊，用于配合多功能數(shù)據(jù)采集卡輸出模擬量和數(shù)字 量的控制信號(hào)；數(shù)據(jù)采集模塊，用于配合多功能數(shù)據(jù)采集卡采集多通道模擬信號(hào)；數(shù)據(jù)處 理模塊，用于對(duì)所采集的原始信號(hào)進(jìn)行濾波和標(biāo)定處理；實(shí)時(shí)顯示模塊，用于將采集信號(hào)實(shí) 時(shí)反饋給測(cè)試人員；特性曲線生成模塊，用于在測(cè)試結(jié)束后利用處理后的測(cè)試參數(shù)生成相 應(yīng)的比例電磁鐵特性曲線。其中的數(shù)據(jù)管理模塊主要是針對(duì)測(cè)試人員對(duì)于歷史記錄的分析 管理工作，具體包括數(shù)據(jù)查詢(xún)和顯示模塊、歷史曲線顯示模塊、數(shù)據(jù)刪除和修改模塊、打印
報(bào)表模塊。 如圖3所示，本發(fā)明比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試流程如下首先，系統(tǒng)運(yùn)行初 始化模塊，完成系統(tǒng)的一些基本的初始化工作，包括所有按鍵復(fù)位，指示燈熄滅，曲線、數(shù)據(jù) 以及錯(cuò)誤顯示區(qū)的歷史記錄清零等；然后選擇主功能模塊，而后進(jìn)入不同的功能模塊中； 如果用戶(hù)處于F-S特性(力-行程特性)測(cè)試模塊或F-I特性(力-電流特性)測(cè)試模塊，測(cè) 試系統(tǒng)可以完成多通道模擬控制信號(hào)輸出、多通道模擬信號(hào)采集、數(shù)據(jù)和圖像的實(shí)時(shí)顯示、 數(shù)據(jù)處理、特性曲線的生成以及數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)等功能，如果用戶(hù)處于數(shù)據(jù)管理模塊，系統(tǒng) 借助LabSQL工具包強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能，對(duì)存儲(chǔ)測(cè)試記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)、操作，實(shí) 現(xiàn)查詢(xún)歷史記錄、特性曲線的同步顯示、刪除歷史記錄，打印報(bào)表以及錯(cuò)誤信息的顯示等功
權(quán)利要求
一種比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，它包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元。所述計(jì)算機(jī)與打印機(jī)相連，多功能數(shù)據(jù)采集卡分別與計(jì)算機(jī)、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器以及信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置相連，力傳感器固定在機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括一測(cè)試臺(tái)架，所 述機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和伺服控制器可通過(guò)螺紋接口豎直固定于測(cè)試臺(tái)架上，力傳感器通過(guò)其支 座與機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的滑塊固定連接。位移傳感器通過(guò)其支架豎直固定于測(cè)試臺(tái)架上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)，它包括計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大單元。本發(fā)明的比例電磁鐵性能測(cè)試系統(tǒng)是依據(jù)比例電磁鐵的機(jī)械結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及測(cè)試項(xiàng)目，制定出合理的測(cè)試方案，并將傳感器測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)以及ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)而得，該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試精準(zhǔn)、功能齊全、自動(dòng)化程度高、可靠性好。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101701879SQ200910154630
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者薛蕾, 陶國(guó)良 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)