專利名稱：比例電磁鐵性能測試系統(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(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，而通過合理的測試方法和完善的測試系統(tǒng)對比例電磁鐵進(jìn)行精確測試檢驗(yàn)，不但對 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化領(lǐng)域，國內(nèi)外眾多學(xué)者已在尋求 自動化程度高，準(zhǔn)確、可靠的測試策略方面進(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)的半自動化測試系統(tǒng)。
而文獻(xiàn)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(jì)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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種比例電磁鐵性能測試系統(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(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轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機(jī)械驅(qū)動裝置 相連，力傳感器固定在機(jī)械驅(qū)動裝置上。 進(jìn)一步地，還包括一測試臺架，所述機(jī)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(jī)械驅(qū)動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)及測試項(xiàng)目，制定出合理的測試方案，并將傳感器測試技術(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)庫技術(shù)有機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)而得，該測試系統(tǒng)測試精準(zhǔn)、功能 齊全、自動化程度高、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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測試系統(tǒng)的組成框測試系統(tǒng)的操作軟件的功能模塊層次結(jié)構(gòu)圖； 測試系統(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(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轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機(jī)械驅(qū)動裝置 相連，力傳感器固定在機(jī)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(jì)算機(jī)、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(shí)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(jī)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(yùn)動，進(jìn)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(jī)械驅(qū)動裝置的滑塊固定連接，在測試中實(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(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，用于將測試結(jié) 果實(shí)時(shí)反饋給測試人員。打印機(jī)用于配合系統(tǒng)測試軟件實(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?，?shí)現(xiàn)機(jī)械驅(qū)動裝置的滑塊和力傳感器的運(yùn)動控制， 進(jìn)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(shí)時(shí) 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(jì)算機(jī)，而后通過系統(tǒng)測試軟件實(shí)現(xiàn)測試數(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。 比例電磁鐵性能測試包括力_電流特性測試和力_行程特性測試。
本發(fā)明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(jì)算機(jī)， 同時(shí)接收由計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)對機(jī)械驅(qū)動裝置的運(yùn)動控制， 一路數(shù)字量信號為機(jī)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(jìn)行 各項(xiàng)性能測試，并通過各個(gè)狀態(tài)指示燈實(shí)時(shí)反饋測試狀態(tài)； 3、通過多功能數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出控制信號的同時(shí)采集多路模擬信號；實(shí)時(shí)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為本發(fā)明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LabVIEW 作為開發(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)庫技術(shù)有機(jī)結(jié) 合，配合測試原理以及硬件平臺的具體設(shè)計(jì)而編寫的，不但實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(qiáng)大的數(shù)據(jù) 庫訪問功能，實(shí)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(gè)主模塊往下又分為若干子功能模塊。具體設(shè)計(jì)過程采用 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。其中性能測試模塊主要 針對實(shí)時(shí)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(jìn)行濾波和標(biāo)定處理；實(shí)時(shí)顯示模塊，用于將采集信號實(shí) 時(shí)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(bào)表模塊。 如圖3所示，本發(fā)明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(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(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(qiáng)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(jìn)行訪問、操作，實(shí) 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(bào)表以及錯誤信息的顯示等功
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(jì)算機(jī)、打印機(jī)、多功能數(shù)據(jù)采集卡、機(jī)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(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轉(zhuǎn)換與放大單元相連接，伺服控制器與機(jī)械驅(qū)動裝置相連，力傳感器固定在機(jī)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(jī)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(jī)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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種比例電磁鐵性能測試系統(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。本發(fā)明的比例電磁鐵性能測試系統(tǒng)是依據(jù)比例電磁鐵的機(jī)械結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及測試項(xiàng)目，制定出合理的測試方案，并將傳感器測試技術(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)庫技術(shù)有機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)而得，該測試系統(tǒng)測試精準(zhǔn)、功能齊全、自動化程度高、可靠性好。
文檔編號G01M99/00GK101701879SQ200910154630
公開日2010年5月5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)