机电液压伺服测试实验台,SHYL-214 检测与转换技术实验台

SHYL-JDY85机电液压伺服测试实验台

    液压伺服控制技术是随着液压传动技术发展和自动化应用而发展起来的的新型液压控制技术。其控制精度和响应的快速性远远高于普通的液压传动，在现代工业生产中被广泛采用。在液压技术实验教学环节中，伺服阀的静态、动态性能测试能够让学生直观的了解伺服系统核心元件的性能和主要参数。电液伺服测试试验台可以满足高等院校、职业院校的实验教学及科研开发要求。并可以根据现场的实际需要经升级后增加新的实验项目，具有良好的可扩展性。

1、机电液压伺服测试试验台实验内容：

掌握实验的基本技能，进一步了解机电一体 化技术及计算机辅助测试即CAT技术的应用，提高学生测试技能和动手能力。了解电液伺服阀的静态特性和动态特性，并掌握其性能测试的实验分析方法。了解电液伺服阀控液压缸系统(开环、闭环)在正弦输入和阶跃输入时的响应特性,加深对反馈控制的理解。增加了比例溢流阀、比例电磁换向阀，通过专用的比例电路控制比例阀，达到对比例阀的认识及应用。

2、实验标准：

2.1机械电子工业部1989年发布、实施的JB/JQ20233-88《电液伺服阀试验方法》；

2.2航空工业部1987年发布的HB5610《电液流量伺服阀通用技术条件》；

2.3国家标准GB/T15623－1995《电液伺服阀试验方法》。

3、主要技术参数

系统额定工作压力：10Mpa；单泵6.67L/min—单电机1.5KW (进口件) 共2套；泵源AC 380V；控制电压：DC24V；组合方式搭接。

3.1能够完成伺服阀的特性实验、伺服系统的闭环控制实验、伺服系统的开环控制实验（阶跃信号响应、正弦信号响应）等实验项目

3.2采用数据采集系统，可进行实验数据采集、实验数据分析处理、激励信号发生、等功能，要求软硬件齐全、界面友好。数据采集板卡采用32通道模拟输入、16通道数字输入和12路模拟输出。

3.3静态流量测量精度<2%，动态流量测量频带宽度>100Hz，压力测量精度<2%，压力测量频带宽度>100Hz。

3.4 工控机配置：（工业控制计算机是整个数据采集与处理系统的核心。为适应高速采集运算、海量存储的现代计算机发展趋势，可配置一台基于PIV架构的计算机：945GZ主板/E2180（酷睿双核2.0G）1G DDRII533/集成显卡、网卡、声卡/160G SATA/防水抗菌键盘/光电鼠标/17寸液晶/三年有限保修三年上门/硬盘保护/DOS系统/一键恢复；打印机（彩色喷墨，分辨率：5760×1400dpi，打印内存：标配内存：48MB；最大内存：256MB，接口类型：USB2.0）、显示器和PLC控制器（8位数字量输入，6位数字量输出，工作电源：24VDC/4.5A

3.5软件开放良好性好，提供进行二次开发的程序接口。

3.6泵站额定流量：6.67L／min；

4、实验台的整体设计

电 液伺服阀的静态特性包括压力增益特性、空载流量特性、压力流量特性、内部泄漏特性等。实验中应该测量的参数有：控制流量Q 、供油压力ps、回油压力pt、控制口压力pa 、pb 等。电液伺服阀的动态特性通常用它的频率特性或阶跃响应特性来表示。实验借助无载缸完成电液伺服阀的动态特性的测试。实验应该测量的参数有无载缸的位移s 等。

本实验台由液压站、电控部分、立式仪表柜以及数据采集工控等四部分组成。电控部分主要是液压站供电的控制柜，可集成在液压站前面板上。仪表柜是液压站工作参数的显示面板，根据人机工程学原理，仪表柜设计成立式结构，内部安装高精度仪表及放大器组件，为保证仪表供电稳定，仪表柜中安装高质量稳压电源及安全保护电路。工控机是整个系统的控制核心，内部安装高精度数据采集卡及标准模拟量输出单元，它可对整个系统实现CAT，并通过I/O电路对液压系统进行远端控制。工控机配备液晶显示单元及激光打印输出单元，可实现实时数据显示及数据处理和表格曲线打印输出。

5液压系统设计

5.1系统构成：

动静态特性试验采用同一试验台。在测试静态特性时，通过安装在液压缸油路上的截止阀来阻断通往液压缸的油路。动态特性测试时则只打开到液压油缸的通路。

硬 件配置方面：在电液伺服阀的进油口、两个负载口安装三个压力传感器,获得压力参数并变送输出。在两负载口之间设计一整流回路，并安装涡轮流量计,得到控制油路流量参数。比例节流阀同涡轮流量计串联，通过改变节流阀节流口的大小，得到不同的负载压力。回油路的流量传感器可测系统的泄漏流量。测试动态特性时, 由于液压油缸的速度与阀输出的空载流量成正比,在活塞杆上加装速度传感器，测量速度值乘以相关系数即可获得伺服阀的输出流量。

5.2原理图

5.3系统动态缸的定中

由于被试伺服阀具有原始零偏、液压油缸由于加工和装配时的公差配合等原因造成油缸两腔泄漏不一致,活塞与缸筒之间在左右往复运动时摩擦力不对称等因素,当系统在正弦信号激励下,活塞在作往复运动时会逐渐偏离其原始中立位置。因此在活塞杆另一端带一只位移传感器,其输出信号反馈到伺服放大器的输入端来纠正活塞的偏移。

6、数据采集及工控部分设计

CAT实验台的特点是全部试验数据都是由计算机自动采集和处理的。试验时，信号由相应的传感器检测，先送至仪表柜上的二次仪表，二次仪表对传感器信号进行放大、滤波转换后，进行数字显示，并通过相应的接口电路传输给工控机，由测试软件进行数据处理，实现存储、显示、报表、打印等功能。同时电磁阀特别是电液伺服阀的动作控制通过计算机用程序来实现。

                                         电气控制方框图

6.1 传感器及二次仪表

根据国家标准GB/T15623－1995《电液伺服阀试验方法》的要求，在电液伺服阀的具体测试试验项目中，需要测量伺服阀的进出口和两个控制油口的油液压力，进出油口的油液温度以及流量等试验数据。根据液压系统的油液压力和流量条件选择压力、温度、流量传感器如下。并根据各种传感器的便送输出情况选择二次仪表。并对传感器和二次仪表的安装和显示等条件提出具体要求。

6.2 采集板卡和控制板卡

根据测试系统的系统功能和要求，整个数据采集和处理系统要实现以下功能：

1传感器和二次仪表的测试数据的输入

2根据测试试验项目的不同，控制相关电磁阀的开闭

3程序控制电液伺服阀的动作和开度

传感器采集的压力、温度、流量等测试数据经过二次仪表便送输出后，通过A/D板接口电路送至工控机，由软件进行处理。

电磁阀的开闭通过工控机输出电平信号来控制，经过放大后控制相关电磁阀的动作。

电液伺服阀的动作和开度通过程序手动或者自动实现，将程序输出的数字量转变成模拟量，输出到电液伺服阀的放大线圈控制电液伺服阀的相关动作。 

7、测试软件

为了使软件界面更加友好、操作更加简单，我们开发了全中文的基于Window2k和XP操作系统的测试软件,界面美观大方，提示信息及其帮助全部为中文，易于掌握，操作使用方便，系统稳定性和容错性好。为了便于维护和使用，软件在设计开发时采用了模块化结构以及分层菜单和容错技术。为提高数据采集的精度，程序中使用了多媒体定时器，采样精度达到1ms。同时在软件的编制中采用了多线程技术，采集、显示和存储分线程操作，提高采集和显示的实时性，同时加速代码执行速度，节约系统资源。数据库采用SQLSERVER2000便于数据的保存和查询。

在主控模块中，根据试验项目及其扩展功能来设计菜单，测试软件的主要菜单内容包括：文件、系统测试、报表管理、技术参数入库、设置、工具和帮助等。对于每一个测试项目，通过点击菜单或者界面上的相关按键，程序对液压系统的相关电磁阀和电控系统的加载装置自动进行相关设置，只需要填写试验的编号，手动填写其他相关参数，即可完成相关的试验，操作方便，易学易用。用户也可在界面上手动设置液压系统和电控系统，进行其他一系列扩展试验，灵活性高。报表管理给用户和数据库之间建立了一个交互的平台，可以轻松实现试验数据和相关试验图线的查询和打印。设置菜单为用户提供了更加人性化的功能，如前端显示、开机自动运行、显示每日一贴、最小化至任务栏等。工具菜单则可以使用户在不退出检测系统的情况下轻松调用计算器、记事本、画图板等常用工具。

8、测试方法

8.1静态特性实验

8.1.1无载流量特性实验：

将比例节流阀的开口调节至最大,此时可以看作油液无损失通过。输入整个额定电流范围电流，显示试验曲线，并由计算机进行数据处理及分析，数字显示出额定流量（正向与反向）、流量增益（正向与反向）、线性度（正向与反向）、不对称度、滞环。

8.1.2压力增益实验：

将比例节流阀的开口关死,实现负载的无穷大。控制电流在正负额定电流范围变化，显示两控制油口的压力变化情况。

8.1.3负载流量特性实验：

首先调节溢流阀使压力达到电液伺服阀的额定压力。信号源产生0. 01Hz 的三角波,幅值由用户输入。此信号经过伺服放大器驱动放大后,送入电液伺服阀,计算机发出信号,通过比例放大器驱动放大后,控制比例节流阀的开口,以实现测试系统的外负载。现场的压力或流量信号由相应的压力传感器和流量传感器获得,通过信号调理电路后,进行A/ D 转换,然后输入计算机。计算机对数据进行处理(传感器的非线性校正、数字滤波、曲线拟合) 后,输出实验曲线。

8.2动态特性实验

8.2.1 频率响应实验（亦即动态特性实验）：调节系统压力至阀的额定压力。虚拟仪器的信号源产生5－200Hz 的正弦扫频信号,此信号经过驱动放大后,送入电液伺服阀,与此同时,伺服阀的输出流量,通过安装在液压油缸上的速度传感器获得,经信号调理和A/ D 转换后,输入计算机。计算机对电液伺服阀的输入信号和输出信号进行快速傅立叶变换,得到其幅值比和相位差,输出波德图。

自动扫频测试后，显示出被试伺服阀频率响应波德图，然后数字显示幅频宽（-3db）、相频宽(-90º)。

8.2.2阀控液压缸系统阶跃响应特性实验。

只打开接液压缸的油路阀门，给伺服阀输入系统在阶跃输入时的响应特性等。

9、测试系统的特点

(1) 系统动静态性能测试采用同一个实验台,通过相应截止阀的开闭,实现动静态性能试验的切换

(2)全部实现计算机辅助测试及远程控制，软件接口开放，可灵活扩展与升级

(3) 系统加载采用比例节流阀,节省了人力和实验时间,且实验结果精确。

(4) 所有实验所需的输入信号,均由计算机的虚拟信号源产生,简化了实验设备(如超低频信号发生器、频响分析仪等) 。

(5) 实验过程中的压力、流量、输入电流等信号,均通过虚拟仪器的软面板显示,简化了实验仪表(如压力表、流量表、电流表等) 。

SHYL-214 检测与转换（传感器）技术实验台

(9种传感器)

一、检测与转换（传感器）技术实验台描述:

SHYL-214检测与转换（传感器）技术实验台是本公司最新推出为传感器及教学实验而开发的适应不同类别、不同层次的专业教学实验设备。可完成“传感器原理与应用”、“自动检测技术”、“工业自动化仪表与控制”、“非电量电测技术”、“传感器与测控技术”等课程的教学实验。为各高等院校、中专与职业技术学院等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验室设备。

 

二、检测与转换（传感器）技术实验台技术参数：

1、输入电源：AC220V±5%50±1Hz

2、额定电流：≤5A

3、直流电源：±5V±15V

4、稳压系数：±1%

5、电压纹波：≤10mV

6、非线性误差：≤5%

7、测量精度：≤1%

8、功耗：100VA

9、输出电流：1A

10、相对温度：-5℃～40℃

11、相对湿度：＜85%（25℃）

12、实验台外形尺寸：610×500×400mm

三、检测与转换（传感器）技术实验台功能：

1、实验台提供四组直流稳压电源：±5V、±15V，具有短路保护功能。二组加热源。

2、低频信号发生器：1Hz-30Hz输出连续可调，Vp-p值10V，最大输出电流0.5A。

3、音频信号发生器：0.4KHz-10KHz输出连续可调，输出电压范围：0VP~10VP连续可调，最大输出电流：0.5A（有效值0.4KHz）。

4、差动放大器：通频带0-10KHz，可接成同相、反相、差动结构，增益为1-150倍的直流放大器。

5、数字式电压表：三位半显示，量程±2V、±20V，输入阻抗100KΩ，精度1%。

6、数字式频率/转速表：由四只数码管，2只发光管组成，输入阻抗100KΩ，精度1%。频率测量范围1-9999Hz，转速测量范围1-9999r/min。

7、高精度温度控制PID调节仪，多种输入输出规格，具有人工智能调节以参数自整定功能。

8、机械式压力表：0-40Kpa，精度2%。

9、手动气压源：0-40Kpa。

三源部分：

1、热源：16V交流电源加热，温度控制范围0~150℃。

2、转动源：0-12V直流电源驱动，转速可调范围0~2400转/分。

3、振动源：振动频率1-30Hz，共振频率12Hz左右。

数据采集卡及处理软件：

数据采集工作12位AD转换、RS232、USB接口，分辨率由1/22048，采样周期1m-100ms，采样速度可选择，即可单次采样亦能连续采样。提供的处理软件有良好的计算机界面，可以进行实验项目选择与编辑、数据采集、特性曲线的分析、比较、文件存取、打印等。

四、实验台传感器种类及技术指标：

序号	实验模块	传感器名称	量程	精度
1	电阻霍尔式传感器模块	电阻式传感器	±2mm	±1.5%
2		霍尔式传感器	≥2mm	0.1%
3	电容式传感器模块	电容式传感器	±5mm	±2%
4	电感式传感器模块	电感式传感器	±5mm	±2%
5	光电式传感器模块	光电式传感器	0-2400转/分	≤1.5%
6	涡流式传感器模块	涡流式传感器	≥2mm	±3%
7	温度式传感器模块	温度式传感器	0-80℃	±2%
8	压电式加速度传感器模块	磁电式传感器		0.5V/m
9	低频振荡器模块	压电式加速度传器	1-30Hz	±2%/s
10	差动放大器模块	涡流式测速传感器	0-2400转/分	≤1.5%
11		霍尔式传感器	0-2400转/分	≤1.5%
12		磁电式测速传感器	0-2400转/分	≤1.5%
13		转速传感器	0-2400转/分	≤1.5%

五、实验台传感器特点：

1、传感器外壳采用进口透明有机玻璃与硬聚氯制做，内部装置各种精密传感器。

2、每种传感器每个独立，传感器上印有原理图与接线口，给学生做实验时快捷方便，而且老师可以带到课堂上讲课用。

3、传感器转换电路板采用模块式结构，模块上印有转换原理图与接线口。

4、学校选购可根据要求增减实验项目，实验项目还可以根据新产品的开发不断拓展。

六、实验台传感器实验内容：带*实验为思考实验

	实验一	电阻式传感器的单臂电桥性能实验
	实验二	电阻式传感器的半桥性能实验
	实验三	电阻式传感器的全桥性能实验
	实验四	电阻式传感器的单臂、半桥和全桥的比较实验
	实验五	电阻式传感器的振动实验*
	实验六	电阻式传感器的电子秤实验*
	实验七	变面积式电容传感器特性实验
	实验八	差动式电容传感器特性实验
	实验九	电容传感器的振动实验*
	实验十	电容传感器的电子秤实验*
	实验十一	差动变压器的特性实验
	实验十二	自感式差动变压器的特性实验
	实验十三	差动变压器的性能实验
	实验十四	激励频率对差动变压器特性的影响
	实验十五	差动变压器的振动实验*
	实验十六	差动变压器的电子秤实验*
	实验十七	光电式传感器的转速测量实验
	实验十八	光电式传感器的旋转方向测量实验
	实验十九	接近式霍尔传感器实验
	实验二十	霍尔传感器的转速测量实验*
	实验二十一	霍尔传感器的振动测量实验*
	实验二十二	涡流传感器的位移特性实验
	实验二十三	被测体材质对涡流传感器特性的影响实验
	实验二十四	涡流式传感器的振动实验
	实验二十五	涡流式传感器的转速测量实验*
	实验二十六	温度传感器及温度控制实验（AD590）
	实验二十七	磁电式传感器的特性实验
	实验二十八	磁电式传感器的转速测量实验*
	实验二十九	磁电式传感器的应用实验*
	实验三十	压电加速度式传感器的特性实验

七、实验台传感器配置清单：

序号	器件名称	单位	数量	备注
1	实验台	台	1
2	电阻式霍尔式传感器转换电路	块	1
3	电容式传感器转换电路	块	1
4	电感式传感器转换电路	块	1
5	光电式传感器转换电路	块	1
6	涡流式传感器转换电路	块	1
7	温度式传感器转换电路	块	1
8	压电加速度式传感器转换电路	块	1
9	低频振荡器电路	块	1
10	差动放大器电路	块	1
11	电阻式传感器	个	1
12	电容式传感器	个	1
13	霍尔式传感器	个	1
14	电感式传感器	个	1
15	光电式传感器	个	1
16	涡流式传感器	个	1
17	涡流测速传感器	个	1
18	温度式传感器	个	1
19	磁电式传感器	个	1
20	磁电测速传感器	个	1
21	压电加速度式传感器	个	1
22	霍尔式转速传感器	个	1
23	转速传感器	个	1
24	位移台架	套	1
25	测速位移台架	个	1
26	测微器	把	1
27	铁片、铜片、铝片各一片	片	3
28	温度计0-100℃	条	1
29	Φ8×4磁钢	粒	1
30	传感器实验指导书	册	1
31	实验连接导线	条	1
32	数据采集连接线	条	1
33	数据采集处理软件	盘	1