基于虚拟仪器技术的电液伺服测试系统硬件设计

影响，测试负载输出的流量。

7)电液伺服阀频率响应测试：输入电流在某一频率范围内做等幅变频正弦变化时，测试空载流量与输入电流的百分比，测试伺服阀的频宽值。

8)安全阀性能测试：此项是用来测试电液伺服系统在超压时，设定的安全阀能否正常工作;对系统进行超压保护时，调定值是否为设计时的调定值，确保安全阀性能正常。

3.2 电液伺服性能测试系统的硬件结构

本装备电液伺服综合性能检测系统的硬件组成包括传感器系统(压力采集、流量采集、温度采集)、信号调理模块、数据采集卡(DAQ)、工程控制计算机等，硬件组成如图3所示。

3.3 测试系统硬件

3.3.1 传感器

传感器是一种检测装置，能将检测到的信息按一定规律变换成为电信号输出，满足信息的传输、处理和控制等要求。通常电液伺服测试系统所要测量的物理量一般是温度、压力、流量等非电量和伺服阀控制电流电压等电量。本测试系统根据该型装备测试对象的性能指标，主要选取的传感器为是流量传感器、压力传感器、温度传感器和电流传感器。

1)流量传感器

在本套测试系统数据采集中，对流量的数据采集主要是测试系统中两种工作回路中的流量参数进行测量(两个回路分别为高压回路的小流量参数及低压回路的大流量参数)，小流量参数为2.0 L/min，目的是测试电液伺服系统伺服阀的内泄漏、空载流量等参数。大流量参数为65 L/min，目的是测试电液伺服系统的回油能力和能量源性能。

流量传感器主要有涡轮流量传感器和齿轮流量传感器等，涡轮流量传感器具有体积小、重量轻、耐高温、防爆、不耗电等优点，在测试粘度低、油液呈大流量时同时还具有精度好、防腐、抗高压，抗电磁干扰优势。本套测试系统采用的CLL-8、CLG-4型涡轮流量传感器，技术指标见表1。

2)压力传感器

压力传感器主要有电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器、光纤式压力传感器、谐振式压力传感器等。对压力的数据采集主要是对测试系统中的多个工作回路中的压力参数进行测量(分别为油源回路、工作回路和背压回路)，关键是压力传感器把测试数据输送到信号调理模块中实现初采集。根据被测对象压力参数指标，本系统采用CY-YZ-174微机械加工硅压力传感器，技术指标见表2。

3)温度传感器

温度传感器分为热电阻式传感器、热电偶式传感器、接触式温度传感器、非接触式温度传感器等。在电液伺服系统工作时，为防止因为摩擦、节流、溢流等原因造成温度过高，从而引起系统损，对系统温度信号实时进行采集，并分析油温变化情况。当油温超出警戒线时，给出信号进行报警。

测试系统主回油最高报警温度为80℃，热敏电阻式温度传感器已能满足系统需要。热敏电阻式传感器具有测量精度高、稳定性能好、抗腐蚀性好、抗恶劣环境性能好的特点。本系统采用WZP-533温度传感器，技术指标见表3。

3.3.2 信号调理模块

信号调理模块也称隔离变送器模块，是测试系统信号到被测对象的信号通道，将接收设备产生的各种信号，经过此信号调理模块变送成用户所需要的其他信号，实现信号的分配、放大/衰减、信号滤波、隔离传送、转接盒调理传输到接收设备，可以有效抑制设备之间的信号干扰，具有更好的温漂特性和线性度。前级信号调理采用5B系列高性能隔离调理模块，对直接接入的各种传感器信号进行全面调理。适合环境恶劣、存在易爆气体的场合，且使用方便的高性能模块化隔离调理模块，具体技术指标见表4。

3.3.3 数据采集卡

数据采集(Data Acquisition)卡是实现数据采集功能的计算机扩展卡，通过USB、PXI、PCI、ISA等总线接入计算机。数据采集卡由四部分组成，即多路开关、放大器、采样/保持器和A/D转换器。4部分均处于工控计算机的前向通道，是集成数据采集卡的一个重要环节，而D/A转换器则处于工控计算机的后续通道。综合各种参数指标，我们在本套测试系统中采用NI公司的PCI-6025E系列数据采集卡，具体指标如下：1)16路12位单端模拟输入;2)200 kS/s采样速率;3)2路12位模拟输出;4)32条数字I/O线;5)2个24位20 MHz计数器/定时器。

3.3.4 工控计算机

测试现场设备振动强度大，环境恶劣，电磁干扰严重，因此所选用的工业控制计算机必须满足抗干扰性能好，稳定性能优等要求。本系统选用某公司生产的IPC系列机箱，内置NORC0-660VE全长CPU卡，该卡集成了VGA显卡及10 M/100 M自适应网卡，具有超温报警自动降频、ESD保护、BIOS防病毒等先进功能，机箱具备特殊的模块化设计，可使用户以最短停机时间维护系统，并具有较高的防尘、防磁、防冲击的能力，适合现场使用。

4 电液伺服测试系统的技术指标

1)测试精度：压力、流量、温度、