專利名稱：比例電磁鐵性能測試系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動化測試系統，尤其涉及一種比例電磁鐵性能測試系統。
背景技術：
比例技術的飛速發展帶動了比例電磁鐵的廣泛應用，作為各個比例控制系統的關 鍵部件之一，其特性及工作的可靠性，對整個控制系統和其它相關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對比例電磁鐵進行精確測試檢驗，不但對 保證整個電液比例控制系統綜合性能具有關鍵的作用，也是進一步優化設計高性能比例電 磁鐵的重要前提。 目前比例電磁鐵的應用已深入到眾多工程自動化領域，國內外眾多學者已在尋求 自動化程度高，準確、可靠的測試策略方面進行了大量的研究和實踐，提出了一些具有建設 性的新思路，并取得了一些具有實用性意義的成果，使得比例電磁鐵的性能測試方案也逐 步由傳統的"傳感器+函數紀錄儀"模式發展為基于計算機技術的半自動化測試系統。
而文獻資料表明，隨著被測對象種類的不斷復雜和測試要求的不斷提高，現有的 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計不合理造成系 統功能過于簡單，自動化程度不高或者系統結構復雜，測試精度卻不夠高。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種比例電磁鐵性能測試系統。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種比例電磁鐵性能測試系統，它 包括計算機、打印機、多功能數據采集卡、機械驅動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感 器、信號轉換與放大單元；計算機與打印機相連，多功能數據采集卡分別與計算機、伺服控 制器、力傳感器、位移傳感器以及信號轉換與放大單元相連接，伺服控制器與機械驅動裝置 相連，力傳感器固定在機械驅動裝置上。 進一步地，還包括一測試臺架，所述機械驅動裝置、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械驅動裝置的滑塊固定連接。
本發明的有益效果是本發明比例電磁鐵性能測試系統是依據比例電磁鐵的機械 結構、性能特點及測試項目，制定出合理的測試方案，并將傳感器測試技術、計算機控制技 術、虛擬儀器技術以及ACCESS數據庫技術有機結合設計而得，該測試系統測試精準、功能 齊全、自動化程度高、可靠性好。
圖1是本發明比例電磁鐵性能
圖2是本發明比例電磁鐵性能
圖3是本發明比例電磁鐵性能
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測試系統的組成框測試系統的操作軟件的功能模塊層次結構圖； 測試系統的工作流程圖。
具體實施例方式
本發明比例電磁鐵性能測試系統包括計算機、打印機、多功能數據采集卡、機械驅 動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號轉換與放大單元。此外，還可以包括測試 臺架及其他固定連接附件。計算機與打印機相連，多功能數據采集卡分別與計算機、伺服控 制器、力傳感器、位移傳感器以及信號轉換與放大單元相連接，伺服控制器與機械驅動裝置 相連，力傳感器固定在機械驅動裝置上。 多功能數據采集卡由各種即插即用的數據采集模塊組成，具有多路輸入輸出功 能，可通過其USB接線端子分別與計算機、力傳感器、位移傳感器以及信號轉換與放大單元 相連接，實現測試信號和控制信號的高速采集、轉換和傳輸。該多功能數據采集卡可以采用 研華公司的USB-4711數據采集卡。 機械驅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 器運動，進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 其支座與機械驅動裝置的滑塊固定連接，在測試中實時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 號轉換與放大單元將多功能數據采集卡輸出的電壓信號(0 5V或0 10V)轉換為合乎 比例電磁鐵的驅動電流范圍的電流控制信號(根據常見比例電磁鐵的驅動電流范圍， 一般 輸出0 2A的電流信號)，并輸送給比例電磁鐵。 計算機可以是普通的個人電腦(PC)，該計算機還配備有顯示裝置，用于將測試結 果實時反饋給測試人員。打印機用于配合系統測試軟件實現標準試驗報表的打印功能，以 備測試信息的后續管理工作。 作為整個系統的中心控制單元，計算機通過多功能數據采集卡輸出兩路電壓模擬 量信號(AO)，一路模擬信號經由信號轉換與放大單元(電壓電流轉換電路)調理為足夠大 的電流控制信號，驅動被測比例電磁鐵輸出相應的力，另一路模擬信號經繼電器放大為適 當的電壓控制信號后輸入伺服控制器，實現機械驅動裝置的滑塊和力傳感器的運動控制， 進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時 獲得比例電磁鐵的輸出力和銜鐵位置對應的模擬電壓信號，經多功能數據采集卡將模擬量 轉變為數字量傳給計算機，而后通過系統測試軟件實現測試數據的實時接收、處理、保存， 特性曲線的繪制以及報表的打印等功能。 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。
本發明比例電磁鐵性能測試系統的測試方法包括以下步驟 1、多功能數據采集卡將采集到的多路模擬信號轉換為數字信號，傳送給計算機， 同時接收由計算機傳送來的指令信號兩路模擬量信號和一路數字量信號，其中，一路模擬 信號作為比例電磁鐵的電流控制信號，驅動其輸出相應的力，另一路模擬信號作為速度控 制信號輸送給伺服控制器，從而實現對機械驅動裝置的運動控制， 一路數字量信號為機械 驅動裝置的使能信號； 2、錄入待測比例電磁鐵的測試基本資料，設定待測比例電磁鐵的測試參數后進行 各項性能測試，并通過各個狀態指示燈實時反饋測試狀態； 3、通過多功能數據采集卡發出控制信號的同時采集多路模擬信號；實時處理和顯示采集信號，并將所有采集信號儲存于指定數據庫中，以備后續數據管理所用；
4、最終獲得被測比例電磁鐵的特性曲線。 圖2為本發明比例電磁鐵性能測試系統的測試軟件層次結構圖。它是以LabVIEW 作為開發環境，將傳感器技術、計算機技術、虛擬儀器技術以及ACCESS數據庫技術有機結 合，配合測試原理以及硬件平臺的具體設計而編寫的，不但實現了數據的實時采集、顯示、 自動存儲，數據的處理和特性曲線的顯示等基本功能，而且借助LabSQL工具包強大的數據 庫訪問功能，實現了歷史記錄的查詢、刪除等數據管理工作。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)和數據管理模塊，而每個主模塊往下又分為若干子功能模塊。具體設計過程采用 參差遞進結構先確定軟件的基本框架，而后再向下逐步細分其子模塊的具體任務，如有需 要，一些子模塊還需要進一步再向下細化，使得整個程序不但流程清晰、關系明確，易于閱 讀和調試，而且在減少程序維護時間，實現了程序重用性的最大化。其中性能測試模塊主要 針對實時測試中所涉及到的程序，具體向下又包括參數設置模塊，用于錄入被測比例電磁 鐵的基本資料和測試參數；輸出控制模塊，用于配合多功能數據采集卡輸出模擬量和數字 量的控制信號；數據采集模塊，用于配合多功能數據采集卡采集多通道模擬信號；數據處 理模塊，用于對所采集的原始信號進行濾波和標定處理；實時顯示模塊，用于將采集信號實 時反饋給測試人員；特性曲線生成模塊，用于在測試結束后利用處理后的測試參數生成相 應的比例電磁鐵特性曲線。其中的數據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，具體包括數據查詢和顯示模塊、歷史曲線顯示模塊、數據刪除和修改模塊、打印
報表模塊。 如圖3所示，本發明比例電磁鐵性能測試系統的測試流程如下首先，系統運行初 始化模塊，完成系統的一些基本的初始化工作，包括所有按鍵復位，指示燈熄滅，曲線、數據 以及錯誤顯示區的歷史記錄清零等；然后選擇主功能模塊，而后進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、數據和圖像的實時顯示、 數據處理、特性曲線的生成以及數據的自動存儲等功能，如果用戶處于數據管理模塊，系統 借助LabSQL工具包強大的數據庫訪問功能，對存儲測試記錄的數據庫進行訪問、操作，實 現查詢歷史記錄、特性曲線的同步顯示、刪除歷史記錄，打印報表以及錯誤信息的顯示等功
權利要求
一種比例電磁鐵性能測試系統，其特征在于，它包括計算機、打印機、多功能數據采集卡、機械驅動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號轉換與放大單元。所述計算機與打印機相連，多功能數據采集卡分別與計算機、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器以及信號轉換與放大單元相連接，伺服控制器與機械驅動裝置相連，力傳感器固定在機械驅動裝置上。
2. 根據權利要求1所述比例電磁鐵性能測試系統，其特征在于，還包括一測試臺架，所 述機械驅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 座與機械驅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
本發明公開了一種比例電磁鐵性能測試系統，它包括計算機、打印機、多功能數據采集卡、機械驅動裝置、伺服控制器、力傳感器、位移傳感器、信號轉換與放大單元。本發明的比例電磁鐵性能測試系統是依據比例電磁鐵的機械結構、性能特點及測試項目，制定出合理的測試方案，并將傳感器測試技術、計算機控制技術、虛擬儀器技術以及ACCESS數據庫技術有機結合設計而得，該測試系統測試精準、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 優先權日2009年11月23日
發明者薛蕾, 陶國良 申請人:浙江大學