基于集成传感器技术的液压系统检测仪

　　液压系统的原位检测是常用的故障监测方法。由于原位检测通常利用便携式检测仪器直接对液压系统进行测试,机件不需拆离机械,所以这种测试方法尤 其适用于工程机械液压系统的视情维修。本文在运用目前比较成熟的微电子技术和先进的传感元件,研制出性能稳定可靠的液压系统测试仪,以实现工程装备在不拆 卸液压系统整体的情况下的状态监测与故障诊断。

　　1 检测仪的总体构成

　　检测仪由测试系统与数据处理系统组成。测试系统包括涡轮流量传感器、SENSYM公司的硅应变式压力传感器、热电阻Pt100温度传感器以及安 全阀、模拟加载的加载阀等。数据处理系统包括接口电路、微处理器、液晶显示、微型打印机、开关、蓄电池等。由传感器输出的流量、压力、温度信号通过前置信 号处理后,通过A/D转换(流量传感器信号经前置放大后通过光电耦合器),经AT89C52微处理器处理后显示出来,也可通过打印机打印出来。

　　2 传感器设计及选择

　　为减少泄漏,增强仪器的整体性,我们将压力传感器、温度传感器安装在涡轮流量传感器的壳体上,组成三位一体传感器,以满足在同一点、同时高精度测出压力、流量、温度的要求。整个传感器的结构见图1。

　　2.1 涡轮流量传感器

　　涡轮流量传感器响应速度快,传感器精度5j,承受工作压力可达40MPa,流量范围12~350L/min,能满足工程装备液压系统测试要求。 其工作原理如下:当被测流体流过传感器时,在流体作用下,叶轮受力而旋转,转速与管道平均流速成正比,叶轮转动后周期性地改变磁电转换器的磁阻值,检测线 圈中的磁通随之发生周期性变化,产生周期性的感应电势,装在壳体外的非接触式磁电转速传感器输出脉冲信号的频率与涡轮的转速成正比,因此只要测定传感器的 输出频率即可确定流体的流量。在检测系统中流量部分采用计数的办法来实现,算出频率,利用公式(1)求出流量。

　　式中: Q--流量,单位L/min;

　　f--频率,单位Hz;

　　a、b--流量计标定参数。

　　涡轮流量传感器对管道内流速分布畸变及旋转流量是敏感的,进入传感器应为充分发展管流,因此要根据上游阻流件类型的实际情况配备必要的直管段长度。

　　2.2 压力传感器

　　采用BP100硅压力传感器,压力范围0 ~40MPa,传感器精度012j,变送器综合精度1j,采用新型温度补偿电路,具有较宽的温度补偿范围-20~70e,对信号的响应速度高,解决了动态参数的测量问题,而且过载能力强。

　　流体压力通过不锈钢隔离膜片,密封硅油,传输到扩散硅膜片上,同时参考端的压力作用于膜片的另一侧。这样在膜片两边加上的差压产生一个应力,使 膜片的一侧压缩,另一侧拉伸,两个应变电阻片位于压缩区内,另两个应变电阻片位于拉伸区内,在电气性能上,它们连接成一个全动态惠斯登电桥,以增大输出信 号。该电桥采用恒流源供电,使得电桥的输出不受温度的影响。