小波神经网络在液压装置压力测试中的应用

　　0　引　　言

　　液压系统具有容量大、结构紧凑、安装灵活、反应快、易控制、输出力(或力矩)大等诸多独特的优点[1]。但与电控及机械系统相比,液压系统故障率高,故障定位困难。

　　目前国内外压力检测多采用技术比较成熟的介入式方法,但该方法由于安装困难、使用条件有限而且影响系统动态性能而存在诸多缺陷,因此研究非介入式压力测试技术越来越受到工程技术人员的重视。超声波[11-14]检测技术采用非接触式测量方式,安装和维修不影响被测对象[2],在工业检测领域得到了广泛的应用。超声波在油液中传播时会携带表征其物理性能的各种信息,可以用来对流量、压力等参数进行间接测量。超声波检测技术,在流量测量方面的理论及仪器得到了很大的发展,在压力测量方面,正处在探索阶段,并已取得了一些成果。由于超声波检测原理简单、设备轻便、对人体无害、不破坏系统动态特性,因此,随着传感器、集成电路和计算机技术的发展,超声测压技术得到了快速发展。

　　1　基于互相关的超声测压原理

　　超声测压技术主要有声速测量法、衰减测量法和互相关法。在原理上互相关法的测量准确度基本上与管道口径、流体中的声速、温度、黏度等无关,因此准确度高、适用范围广,更适合液压管路的应用。

　　1.1　互相关法原理

　　一个系统中的一定测点上得到的信号与同一系统另外一些测点的信号互相比较,找出它们的关系,一般在时间历程记录上只能定性不能定量,为此,在概率统计学中引入互相关函数的概念。互相关函数Rxy是表示两组数据之间依赖关系的相互统计量。

　　互相关函数定义如下:设两个函数分别是x(t)和y(t),则互相关函数定义为Rxy= x(t)*y(-t),它反映的是两个函数在不同的相对位置上互相匹配的程度。互相关法在超声波流量计方面已有了很大进展,国外已经有了许多成熟产品,但在压力测试方面研究较少。依靠现代传感技术,互相关流量计可以使渡越时间的测量精度达到百万分之几[3]。

　　互相关法由于受流体介质参数和流体种类的影响最少,是一种具有极大发展潜力的测压法。该方法原理图与传播时间法相同,如图1所示。

　　将两探头接收到的信号序列看作两个随机过程,虽然两者波形不同,但一定具有相似性[4]。两探头接收到的信号模型为:

　　根据相关函数的性质,在τ= b时,RRR(τ-b)取最大值,即二次相关函数的峰值对应的横坐标点确定了时延估计值。

　　在原理上此法的测量准确度基本上与管道口径、流体中的声速、温度、黏度等无关,因此准确度高、适用范围广,更适合液压管路的应用,特别是在微处理器普及且相关器产品种类繁多、价格低廉的今天,有着十分广阔的发展前景。