專利名稱：一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于閥微振動(dòng)特性的采集、分析和智能識(shí)別的閥故障診斷，特別涉及一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷裝置及方法。
背景技術(shù)：
液壓閥是用于控制液體壓力，流量和方向的元件，廣泛應(yīng)用于液壓控制系統(tǒng)中。閥芯在液壓閥中通過位置移動(dòng)來(lái)控制液體的流向或流量等，是液壓閥重要的組成部分。在液壓系統(tǒng)實(shí)際使用過程中，由于閥體內(nèi)部節(jié)流口流體的沖擊特性，在管路油壓或者流量發(fā)生變化時(shí)，液壓閥閥芯會(huì)出現(xiàn)微小顫振。液壓系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)際表明閥芯顫振的頻率特性與液壓系統(tǒng)的工況有著直接的聯(lián)系。然而，基于液壓流體的不確定性，上述兩者之間的相關(guān)關(guān)系較難通過理論模型進(jìn)行推導(dǎo)，因此，需要研制一種基于閥芯振動(dòng)特性的液壓閥診斷裝置，可較好地辨識(shí)由于閥芯加工誤差，熱脹冷縮或油污阻塞等原因，液壓閥閥芯卡緊卡澀等現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中，該現(xiàn)象將導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無(wú)法正常工作，甚至造成重大生產(chǎn)事故。目前，針對(duì)閥芯故障診斷的方法并不是很多。如專利號(hào)CN1026200047A的專利涉及一種實(shí)時(shí)在線的液壓閥卡澀卡緊液壓檢測(cè)裝置，其與電磁比例閥電連接，通過采樣模塊采集通過液壓閥的電信號(hào)，通過卡緊卡澀判決模塊根據(jù)輸入震顫信號(hào)的頻率、峰值等信息，利用模糊多準(zhǔn)則判決等模塊判斷液壓閥的卡緊卡澀情況的隸屬度，同時(shí)該裝置能根據(jù)負(fù)反饋回路，通過PID控制輸出控制信號(hào)與震顫發(fā)生信號(hào)疊加，經(jīng)放大電路驅(qū)動(dòng)液壓閥閥芯動(dòng)作來(lái)修復(fù)輕微的卡澀情況，但改裝置結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，需要改變普通液壓閥的結(jié)構(gòu)及控制電路，使用不方便，應(yīng)用受·限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷裝置及方法。一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷裝置，采集及放大模塊，微處理器模塊，人機(jī)界面模塊，所述的采集及放大模塊包括壓電傳感器Q1、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2和運(yùn)算放大器Q2，所述的微處理器模塊包括DSP芯片U1TMS320F2812，所述的人機(jī)界面模塊包括兩塊SN74ALVC64245電壓轉(zhuǎn)換芯片U2、U3和T6973C液晶顯示器U4 ；
所述的壓電傳感器Ql的一端接地，另一端與第一電容Cl的一端、第一電阻Rl的一端和運(yùn)算放大器Q2的反向輸入端連接；運(yùn)算放大器Q2的正向輸入端與第二電容C2的一端和第二電阻R2的一端連接,負(fù)向電源輸入端接地,輸出端與第一電容Cl的另一端、第一電阻Rl的另一端、DSP芯片U1TMS320F2812的175腳連接，第二電容C2的另一端接地，第二電阻R2的另一端與DSP芯片U1TMS320F2812的174腳連接并接地；DSP芯片U1TMS320F2812的155腳、149腳、106腳、107腳分別與電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 SN74ALVC64245的47腳、44腳、43腳、41腳連接，157腳分別與電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 SN74ALVC64245的46腳和電壓轉(zhuǎn)換芯片U3SN74ALVC64245的I腳連接，94腳、95腳、98腳、99腳、102腳、104腳、116腳、117腳分別與電壓轉(zhuǎn)換芯片U3 SN74ALVC64245的47腳、46腳、44腳、43腳、41腳、40腳、38腳、37腳連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 SN74ALVC64245的42腳和I腳接3.3V電源，7腳接5V電源，10腳、48腳和39腳接地，2腳、3腳、5腳、6腳、8腳分別與T6973C液晶顯示器U4的18腳、19腳、20腳、21腳、2腳連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片U3 SN74ALVC64245的42腳接3.3V電源，7腳接5V電源，10腳、48腳和39腳接地，2腳、3腳、5腳、6腳、8腳、9腳、11腳、12腳分別與T6973C液晶顯示器U4的33腳、34腳、35腳、36腳、37腳、38腳、39腳、40腳連接；T6973C液晶顯示器U4的32腳接5V電源，63腳接地。一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷方法:該方法包括以下步驟:
第一步:信號(hào)采集及放大模塊通過壓電傳感器采集液壓閥振動(dòng)信號(hào)；放大模塊采用電荷放大芯片0PA128JM將信號(hào)放大為電壓信號(hào)z ( )；
第二步:A/D轉(zhuǎn)換模塊使用TMS320F2812內(nèi)置的12位AD轉(zhuǎn)換通道，放大后的模擬信號(hào)接芯片TMS320F2812的ADCPIN0管腳，通過中斷程序每IOms對(duì)振動(dòng)電壓信號(hào)ζ( )進(jìn)行高速采樣，截取獲得數(shù)字信號(hào)M /FIR數(shù)字濾波模塊通過調(diào)用DSP芯片中的數(shù)字信號(hào)處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓閥振動(dòng)數(shù)字信號(hào)低通濾波，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器的差分方程為
權(quán)利要求
1.一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷裝置，采集及放大模塊，微處理器模塊，人機(jī)界面模塊，所述的采集及放大模塊包括壓電傳感器Q1、第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2和運(yùn)算放大器Q2，所述的微處理器模塊包括DSP芯片U1TMS320F2812，所述的人機(jī)界面模塊包括兩塊SN74ALVC64245電壓轉(zhuǎn)換芯片U2、U3和T6973C液晶顯示器U4 ； 其特征在于:所述的壓電傳感器Ql的一端接地，另一端與第一電容Cl的一端、第一電阻Rl的一端和運(yùn)算放大器Q2的反向輸入端連接；運(yùn)算放大器Q2的正向輸入端與第二電容C2的一端和第二電阻R2的一端連接,負(fù)向電源輸入端接地,輸出端與第一電容Cl的另一端、第一電阻Rl的另一端、DSP芯片U1TMS320F2812的175腳連接，第二電容C2的另一端接地，第二電阻R2的另一端與DSP芯片U1TMS320F2812的174腳連接并接地；DSP芯片U1TMS320F2812的155腳、149腳、106腳、107腳分別與電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 SN74ALVC64245的47腳、44腳、43腳、41腳連接，157腳分別與電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 SN74ALVC64245的46腳和電壓轉(zhuǎn)換芯片U3 SN74ALVC64245的I腳連接，94腳、95腳、98腳、99腳、102腳、104腳、116腳、117腳分別與電壓轉(zhuǎn)換芯片U3 SN74ALVC64245的47腳、46腳、44腳、43腳、41腳、40腳、38腳、37腳連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 SN74ALVC64245的42腳和I腳接3.3V電源，7腳接5V電源，10腳、48腳和39腳接地，2腳、3腳、5腳、6腳、8腳分別與T6973C液晶顯示器U4的18腳、19腳、20腳、21腳、2腳連接；電壓轉(zhuǎn)換芯片U3 SN74ALVC64245的42腳接3.3V電源，7腳接5V電源，10腳、48腳和39腳接地，2腳、3腳、5腳、6腳、8腳、9腳、11腳、12腳分別與T6973C液晶顯示器U4的33腳、34腳、35腳、36腳、37腳、38腳、39腳、40腳連接；T6973C液晶顯示器U4的32腳接5V電源，63腳接地。
2.一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷方法:其特征在于該方法包括以下步驟: 從數(shù)據(jù)采集到故障診斷過程的算法過程分五步，如下所示: 第一步:信號(hào)采集及放大模塊通過壓電傳感器采集液壓閥振動(dòng)信號(hào)；放大模塊采用電荷放大芯片OPA128JM將信號(hào)放大為電壓信號(hào)ζ( )； 第二步:A/D轉(zhuǎn)換模塊使用TMS320F2812內(nèi)置的12位AD轉(zhuǎn)換通道，放大后的模擬信號(hào)接芯片TMS320F2812的ADCPIN0管腳，通過中斷程序每IOms對(duì)振動(dòng)電壓信號(hào)ζ( )進(jìn)行高速采樣，截取獲得數(shù)字信號(hào)M /FIR數(shù)字濾波模塊通過調(diào)用DSP芯片中的數(shù)字信號(hào)處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓閥振動(dòng)數(shù)字信號(hào)低通濾波，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器的差分方程為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于閥口節(jié)流激振特性的閥故障診斷裝置及方法，采集及放大模塊，微處理器模塊，人機(jī)界面模塊，其中采集及放大模塊包括壓電傳感器Q1、第一電容C1、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2和運(yùn)算放大器Q2，微處理器模塊包括DSP芯片U1TMS320F2812，人機(jī)界面模塊包括兩塊SN74ALVC64245電壓轉(zhuǎn)換芯片U2、U3和T6973C液晶顯示器U4；本發(fā)明裝置可以對(duì)液壓閥運(yùn)行中的卡緊、卡澀等工況進(jìn)行有效研判，故障診斷準(zhǔn)確度高，不與液壓閥控制電路直接連接，檢測(cè)方便，便于對(duì)液壓閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，避免不必要的液壓閥拆卸。
文檔編號(hào)G01H11/08GK103234622SQ201310138808
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者倪敬, 湯海天, 夏照寧, 陳宇江, 王宏亮 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)