專利名稱：一種比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自動化測試系統(tǒng)，尤其涉及一種比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
比例技術(shù)的飛速發(fā)展帶動了比例電磁鐵的廣泛應(yīng)用，作為各個比例控制系統(tǒng)的關(guān) 鍵部件之一，其特性及工作的可靠性，對整個控制系統(tǒng)和其它相關(guān)元件都具有十分重要的 影響，而通過合理的測試方法和完善的測試系統(tǒng)對比例電磁鐵進行精確測試檢驗，不但對 保證整個電液比例控制系統(tǒng)綜合性能具有關(guān)鍵的作用，也是進一步優(yōu)化設(shè)計高性能比例電 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化領(lǐng)域，國內(nèi)外眾多學(xué)者已在尋求 自動化程度高，準確、可靠的測試策略方面進行了大量的研究和實踐，提出了一些具有建設(shè) 性的新思路，并取得了一些具有實用性意義的成果，使得比例電磁鐵的性能測試方案也逐 步由傳統(tǒng)的“傳感器+函數(shù)紀錄儀”模式發(fā)展為基于計算機技術(shù)的半自動化測試系統(tǒng)。而文獻資料表明，隨著被測對象種類的不斷復(fù)雜和測試要求的不斷提高，現(xiàn)有的 測試策略仍然存在許多有待解決的問題。例如由于測試方案或硬件單元設(shè)計不合理造成系 統(tǒng)功能過于簡單，自動化程度不高或者系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測試精度卻不夠高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種比例電磁鐵性能測試系 統(tǒng)，它包括計算機、打印機、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機械驅(qū)動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移 傳感器、信號轉(zhuǎn)換與放大單元；計算機與打印機相連，多功能數(shù)據(jù)采集卡分別與計算機、伺 服控制器、力傳感器、位移傳感器以及信號轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機械驅(qū)動 裝置相連，力傳感器固定在機械驅(qū)動裝置上。進一步地，還包括一測試臺架，所述機械驅(qū)動裝置、伺服控制器和位移傳感器均豎 直固定于測試臺架上，力傳感器通過其支座與機械驅(qū)動裝置的滑塊固定連接。本實用新型的有益效果是本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)是依據(jù)比例電磁 鐵的機械結(jié)構(gòu)、性能特點及測試項目，制定出合理的測試方案，并將傳感器測試技術(shù)、計算 機控制技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)以及ACCESS數(shù)據(jù)庫技術(shù)有機結(jié)合設(shè)計而得，該測試系統(tǒng)測試精 準、功能齊全、自動化程度高、可靠性好。

圖1是本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)的組成框圖；圖2是本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)的操作軟件的功能模塊層次結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施方式
本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)包括計算機、打印機、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機 械驅(qū)動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號轉(zhuǎn)換與放大單元。此外，還可以包括 測試臺架及其他固定連接附件。計算機與打印機相連，多功能數(shù)據(jù)采集卡分別與計算機、伺 服控制器、力傳感器、位移傳感器以及信號轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機械驅(qū)動 裝置相連，力傳感器固定在機械驅(qū)動裝置上。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，可通過其USB接線端子分別與計算機、力傳感器、位移傳感器以及信號轉(zhuǎn)換與放大單元 相連接，實現(xiàn)測試信號和控制信號的高速采集、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。機械驅(qū)動裝置和伺服控制器可通過螺紋接口豎直固定于測試臺架上，帶動力傳感 器運動，進而間接控制與力傳感器直接接觸的待測比例電磁鐵的銜鐵位置。力傳感器通過 其支座與機械驅(qū)動裝置的滑塊固定連接，在測試中實時采集比例電磁鐵的輸出力。位移傳 感器的外殼通過其支架豎直固定于測試臺架上。位移傳感器驅(qū)動軸端部的測試頭與所述力 傳感器的支座頂部在測試過程中始終保持接觸，從而間接測得比例電磁鐵銜鐵的位置。信 號轉(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(0 5V或0 10V)轉(zhuǎn)換為合乎 比例電磁鐵的驅(qū)動電流范圍的電流控制信號(根據(jù)常見比例電磁鐵的驅(qū)動電流范圍，一般 輸出0 2A的電流信號)，并輸送給比例電磁鐵。計算機可以是普通的個人電腦(PC)，該計算機還配備有顯示裝置，用于將測試結(jié) 果實時反饋給測試人員。打印機用于配合系統(tǒng)測試軟件實現(xiàn)標(biāo)準試驗報表的打印功能，以 備測試信息的后續(xù)管理工作。作為整個系統(tǒng)的中心控制單元，計算機通過多功能數(shù)據(jù)采集卡輸出兩路電壓模擬 量信號(AO)，一路模擬信號經(jīng)由信號轉(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，驅(qū)動被測比例電磁鐵輸出相應(yīng)的力，另一路模擬信號經(jīng)繼電器放大為適 當(dāng)?shù)碾妷嚎刂菩盘柡筝斎胨欧刂破?，實現(xiàn)機械驅(qū)動裝置的滑塊和力傳感器的運動控制， 進而間接控制比例電磁鐵的銜鐵位置。測試過程中，力傳感器和位移傳感器可以分別實時 獲得比例電磁鐵的輸出力和銜鐵位置對應(yīng)的模擬電壓信號，經(jīng)多功能數(shù)據(jù)采集卡將模擬量 轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量傳給計算機，而后通過系統(tǒng)測試軟件實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的實時接收、處理、保存， 特性曲線的繪制以及報表的打印等功能。比例電磁鐵性能測試包括力-電流特性測試和力_行程特性測試。本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)的測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轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳送給計算機， 同時接收由計算機傳送來的指令信號兩路模擬量信號和一路數(shù)字量信號，其中，一路模擬 信號作為比例電磁鐵的電流控制信號，驅(qū)動其輸出相應(yīng)的力，另一路模擬信號作為速度控 制信號輸送給伺服控制器，從而實現(xiàn)對機械驅(qū)動裝置的運動控制，一路數(shù)字量信號為機械 驅(qū)動裝置的使能信號；2、錄入待測比例電磁鐵的測試基本資料，設(shè)定待測比例電磁鐵的測試參數(shù)后進行 各項性能測試，并通過各個狀態(tài)指示燈實時反饋測試狀態(tài)；[0021]3、通過多功能數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出控制信號的同時采集多路模擬信號；實時處理和顯示采集信號，并將所有采集信號儲存于指定數(shù)據(jù)庫中，以備后續(xù)數(shù)據(jù)管理所用；4、最終獲得被測比例電磁鐵的特性曲線。圖2為本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)的測試軟件層次結(jié)構(gòu)圖。它是以 LabVIEff作為開發(fā)環(huán)境，將傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)以及ACCESS數(shù)據(jù)庫技術(shù) 有機結(jié)合，配合測試原理以及硬件平臺的具體設(shè)計而編寫的，不但實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集、 顯示、自動存儲，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工具包強大 的數(shù)據(jù)庫訪問功能，實現(xiàn)了歷史記錄的查詢、刪除等數(shù)據(jù)管理工作。軟件程序采用層次化、 模塊化的思想編寫將測試系統(tǒng)主要分為特性測試模塊(分別為力_電流特性測試和力-行 程特性測試)和數(shù)據(jù)管理模塊，而每個主模塊往下又分為若干子功能模塊。具體設(shè)計過程 采用參差遞進結(jié)構(gòu)先確定軟件的基本框架，而后再向下逐步細分其子模塊的具體任務(wù)，如 有需要，一些子模塊還需要進一步再向下細化，使得整個程序不但流程清晰、關(guān)系明確，易 于閱讀和調(diào)試，而且在減少程序維護時間，實現(xiàn)了程序重用性的最大化。其中性能測試模塊 主要針對實時測試中所涉及到的程序，具體向下又包括參數(shù)設(shè)置模塊，用于錄入被測比例 電磁鐵的基本資料和測試參數(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；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；數(shù) 據(jù)處理模塊，用于對所采集的原始信號進行濾波和標(biāo)定處理；實時顯示模塊，用于將采集信 號實時反饋給測試人員；特性曲線生成模塊，用于在測試結(jié)束后利用處理后的測試參數(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測試人員對于歷史記錄的 分析管理工作，具體包括數(shù)據(jù)查詢和顯示模塊、歷史曲線顯示模塊、數(shù)據(jù)刪除和修改模塊、 打印報表模塊。如圖3所示，本實用新型比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)的測試流程如下首先，系統(tǒng)運 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，而后進入不同的功能模塊 中；如果用戶處于F-S特性(力-行程特性)測試模塊或F-I特性(力-電流特性)測試 模塊，測試系統(tǒng)可以完成多通道模擬控制信號輸出、多通道模擬信號采集、數(shù)據(jù)和圖像的實 時顯示、數(shù)據(jù)處理、特性曲線的生成以及數(shù)據(jù)的自動存儲等功能，如果用戶處于數(shù)據(jù)管理模 塊，系統(tǒng)借助LabSQL工具包強大的數(shù)據(jù)庫訪問功能，對存儲測試記錄的數(shù)據(jù)庫進行訪問、 操作，實現(xiàn)查詢歷史記錄、特性曲線的同步顯示、刪除歷史記錄，打印報表以及錯誤信息的 顯示等功能。
權(quán)利要求一種比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)，其特征在于，它包括計算機、打印機、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機械驅(qū)動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號轉(zhuǎn)換與放大單元；所述計算機與打印機相連，多功能數(shù)據(jù)采集卡分別與計算機、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器以及信號轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機械驅(qū)動裝置相連，力傳感器固定在機械驅(qū)動裝置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括一測試臺架，所 述機械驅(qū)動裝置和伺服控制器可通過螺紋接口豎直固定于測試臺架上，力傳感器通過其支 座與機械驅(qū)動裝置的滑塊固定連接；位移傳感器通過其支架豎直固定于測試臺架上。
專利摘要本實用新型公開了一種比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)，它包括計算機、打印機、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機械驅(qū)動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號轉(zhuǎn)換與放大單元。本實用新型的比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)是依據(jù)比例電磁鐵的機械結(jié)構(gòu)、性能特點及測試項目，制定出合理的測試方案，并將傳感器測試技術(shù)、計算機控制技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)以及ACCESS數(shù)據(jù)庫技術(shù)有機結(jié)合設(shè)計而得，該測試系統(tǒng)測試精準、功能齊全、自動化程度高、可靠性好。
文檔編號G01L1/00GK201576058SQ20092020044
公開日2010年9月8日 申請日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者薛蕾, 陶國良 申請人:浙江大學(xué)