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1、液压测试及计算机测控技术,周生浩液压与气动技术研究所Institute of Hydraulic Pneumatic Technology(IHPT),Hydraulic Testing and Computer Measurement&Control,课程安排,液压测试技术基础 2 学时液压测试系统的组成,信号分类,测试装置等流体基本参数测量 8 学时 压力测量，流量测量，流量的温度测量，流体密度、粘度及污染度测量。机械参数的测量 8 学时电阻应变片和应变测量，位移测量，力与转矩测量，速度测量，振动与噪声测量。基本电测仪器的原理与应用.测量误差与试验数据处理 6 学时测量误差的来源及分类，随
2、机误差的特性，系统误差的特性，衡量测量精度的标准，误差传递定律，综合误差计算。,课程安排,计算机测控系统 4 学时数字量和模拟量的转换技术，数据采集卡和基于计算机的测控系统，虚拟仪器技术液压测控系统的设计与实现 2 学时综合测控系统的原理和组成，并给出一个实例说明现代综合技术在测试中的应用。,大作业 2课时,总课时：32课时,先修课程和参考书,先修课程,液压传动与控制 电工学 流体力学 自动控制理论基础 液压比例和伺服技术（非必须）,参考书,液压测试技术 吴宝良等编 上海交通大学出版社 1995 液压测试技术 熊诗波 主编 机械工业出版社 1982 计算机测控系统与数据采集卡应用 王利强等编
3、机械工业出版社 2007,1 液压测试技术基础,概述,背景和目的：,液压传动和控制装置应用领域不断扩大,对液压元件、组件和系统的品种及性能要求愈来愈高,研制新产品和分析、改进原产品,液压试验系统,1 液压测试技术基础,概述,背景和目的：,液压传动和控制装置越来越复杂,靠机理分析故障原因变得困难,液压测量系统,故障诊断分析系统,1 液压测试技术基础,概述,背景和目的：,液压控制系统应用领域不断扩大,精确控制技术需要对被控参数进行测量、对执行元件进行控制,液压测量和控制系统,1 液压测试技术基础,被测量,压力、流量、力、力矩、位移、转速、速度、加速度、噪声、温度、粘度和污染度等非电物理量,非电物理
4、量,传感器,电物理量,放大器,压力20MPa,压力传感器,mV,压电元件,V 或 mA,液压综合试验台,例（气动与液压实验室内）,液压智能综合实验台1辅助平台 2液压站 3液压泵调压阀组 4带过渡底板和快速接头的液压元件 5主操作台T型槽板 6输出、输入油口 7电器控制面板 8计算机 9液压元件柜,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,动力源和控制系统,被试元件或系统（包括加载器）,检测、放大、转换、显示和记录装置,数据处理,辅助设备和程序控制装置,液压试验系统组成,液压试验系统,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,动力源和控制系统,液压泵试验：直流电机，直流电机调速系统,液压马达和阀试
5、验：液压源，压力、流量、方向控制,一般还包括油温控制系统,被试元件或系统,液压试验系统,液压泵、液压马达、液压阀等元件或系统,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,液压试验系统,加载器,液压加载装置，对被试对象和系统进行加载,检测、放大、转换、显示和记录装置,包括传感器、放大器（变送器）、A/D转换器、显示器和记录器,数据处理,包括数据准备、数据检验、数据分析等步骤,程序控制装置,使整个试验过程按预定程序自动运行,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,白箱,正常状态下：液压系统是作为白箱系统存在,液压系统,灰箱,黑箱,Input,Output,非正常状态下：液压系统是作为黑箱或灰箱系统存在
6、,液压系统,Input,Unknown,白箱,黑/灰箱,液压测量系统,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,液压系统,Input signal,Output signal,检测,检测,检测,信号处理,测试仪或计算机,液压测量系统,液压测量系统,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,例：混凝土输送泵车,http:/,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,例：混凝土输送泵车,液压原理简图,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,例：混凝土输送泵车,液压测试系统解决方案,五节RZ型臂架，布料灵活、范围广；防倾翻控制技术，提高泵车智能化水平，增强工作时的安全性；智能缓冲控制系统，换向冲击更小；泵
7、送排量达170 m3/h，无级调节，满足各种工况需求；计算机节能控制，功率自动匹配，平均节能20%；独创的SYMC专用控制器，系统运行更加可靠；砼活塞自动退回，检测、更换更加方便、高效；全自动高低压切换，泵送适应性更好；电液缓冲、压差感应、开式液压系统全液压换向，换向冲击小，可靠性高。,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,智能测试系统,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,智能测试系统,1 液压测试技术基础,液压测试系统组成,液压测量和控制系统,电液比例控制系统的技术构成,参考：新编实用电液比例技术,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的特性决定了能否很好地完成了预定的测量任务
8、,测量装置的静态特性,条件：被测物理量不变或变化极慢,参数：与运动微分方程无关，描述测量装置 特性，称为静态参数,测量装置的动态特性,条件：被测物理量快速变化,参数：运动微分方程描述输入输出动态关系，基于这种动态关系上的特性参数称为动态态参数,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,压力表为例,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,准确度和精密度,准确度：测量值偏离真值的程度，准确度高意味着系统误差小,精密度：测量中所测得数值重复一致的程度,注意：精密度高意味着随机误差小，但是精密不一定准确,精确度
9、：综合反映装置的准确和精密程度，精确度高意味着随机误差和系统误差都小,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,静态灵敏度 k,灵敏度标定曲线,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,静态灵敏度 k,几个概念（以压力测量为例）,压力输入,干扰输入,测量装置,输出,零点漂移：由于温度变化使得压力表中的机械传动机构发生相对膨胀和收缩，即使在压力没有变化的情况下，也能导致压力读数的变化,灵敏度漂移：温度能改变压力表中弹簧管的弹性模量，从而是静态灵敏度发生变化,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,线性度,线性标定和非线性标定,1 液压测试技术基础
10、,测量装置的特性,测量装置的静态特性,线性度,任意标定点偏离参考直线的最大偏差来表示,参考直线：两种表示方法，一为最小二乘法，二为零输入和满量程输出的连接直线,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,滞后,（a）没有机械摩擦，弹簧管的内摩擦和滞后阻尼导致滞后,（b）零点两侧都有有效量程,（c）、(d)弹簧管内摩擦为零或很小，但存在外摩擦,（e）多因素综合作用,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的静态特性,分辨能力、死区,分辨能力就是测量仪器可能检测出被测信号最小变化的能力,死区就是产生可以检测到的输入之前可能的输入值的总范围,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,
11、测量装置的静态特性,测量范围,一个测量装置可测量的变量范围，也称测量范围或量程。,最低工作界限-最高工作界限,对本质线性测量装置，称线性工作范围,动态范围,测量装置能精确测量的最大与最小动态输入之比值K，以分贝(dB)来表示,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,静态标定中一些注意问题,输入量比被标定的测量装置精确度至少高一级,干扰和变异输入保持不变,静态标定一般步骤：,检查测量装置的构造，罗列和鉴别所有可能的输入变量 确定测量装置所要标定的参量 考虑产生所要标定的参量的方法和测量标准 在保持其他输入不变的情况下，逐级变化所要标定的参量，并记录，得到标定曲线,1 液压测试技术基础,测量装置的特
12、性,测量装置的动态特性,时域过渡过程曲线时域动态性能指标,测量快速变化的物理量时，有必要研究测量装置准确测量这种迅速变化的物理量的能力，即研究测量装置的动态特性,动态特性研究时，输入量和输出量都是时间的函数，传递函数也是时间的函数,测量系统动态特性描述：,频率特性曲线 频域动态性能指标,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的动态特性,时域动态性能指标,一阶测量系统阶跃输入响应曲线,1.时间常数 T,2.响应时间 ts,3.上升时间 t_tao,允许误差2%、5%、10%,从5%到95%,4.延迟时间 td,一阶测量系统输出响应值到稳态值50%,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测
13、量装置的动态特性,时域动态性能指标,二阶测量系统阶跃输入响应曲线,二阶测量系统对阻尼系数小于1.0的衰减振荡曲线,5.峰值时间 tp,6.超调量sigma,具体公式计算参考控制理论基础,1 液压测试技术基础,测量装置的特性,测量装置的动态特性,频域动态性能指标,频域动态性能指标,1.带宽频率,-3dB所对应的频率,2.工作频率,3.跟随角,4.谐振频率,幅值最大值时所对应的频率,1 液压测试技术基础,液压测试技术现状及发展趋势,液压测试技术现状,液压测试技术发展趋势,智能技术、LabView技术,有难点、有挑战在线检测技术,全方位在线检测技术,小论文,LabVIEW 测控 应用,要求：,界面简洁美观功能完善实用最终报告页数5页A4纸,第1组：变量泵测控,第2组：变量马达测控,第3组：比例阀系统测控,第4组：伺服阀系统测控,第5组：油箱测控,第6组：液压缸测控,第7组：三通比例减压阀测控,前期写个小报告：LabVIEW实时系统 截止日期：4.14,截止日期：6.2,
