江蘇徐州重型機(jī)械有限公司 江蘇徐州 221004

油壓傳感器是汽車起重機(jī)液壓油壓力檢測(cè)裝置,在汽車起重機(jī)［1］工作過(guò)程中檢測(cè)液壓系統(tǒng)油液壓力的變動(dòng)情況,是汽車起重機(jī)工作中安全監(jiān)控的重要組成部分。隨著汽車起重機(jī)向大型化、多功能、智能化方向的發(fā)展,對(duì)于安全作業(yè)的監(jiān)控越來(lái)越多,油壓傳感器［2］在汽車起重機(jī)上的使用數(shù)量也逐漸增加,對(duì)安全作業(yè)的影響也越來(lái)越明顯。

汽車起重機(jī)工作環(huán)境惡劣,對(duì)油壓傳感器的影響以外界環(huán)境侵蝕,主要是風(fēng)沙、油污、雨水腐蝕為主,工作環(huán)境溫度在零下30多攝氏度到50攝氏度。目前,沒有專門為汽車起重機(jī)開發(fā)的油壓傳感器,也沒有專用于汽車起重機(jī)用油壓傳感器的檢測(cè)技術(shù),常用的檢測(cè)方法是以國(guó)標(biāo)《GBT15478-1995 壓力傳感器國(guó)標(biāo)》［3］為指導(dǎo)進(jìn)行的。GBT15478-1995標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)壓力傳感器的通用標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)汽車起重機(jī)用油壓傳感器應(yīng)用中的這些特點(diǎn),該標(biāo)準(zhǔn)難以具體指導(dǎo)汽車起重機(jī)用油壓傳感器的檢測(cè)。合理的檢測(cè)汽車起重機(jī)用油壓傳感器的性能直接影響到汽車起重機(jī)產(chǎn)品安全性能的保障能力,本文結(jié)合汽車起重機(jī)的特點(diǎn),結(jié)合其對(duì)油壓傳感器的要求,形成專門用于汽車起重機(jī)用油壓傳感器的檢測(cè)技術(shù),用于完成對(duì)該類油壓傳感器的檢測(cè)和校對(duì),嚴(yán)格衡量其技術(shù)性能,保障汽車起重機(jī)整車作業(yè)安全性。

1 概述

本文中的檢測(cè)技術(shù)主要包含三個(gè)部分:靜態(tài)性能檢測(cè)方法及其指標(biāo)計(jì)算方法;高低性能檢測(cè)方法及其計(jì)算方法,數(shù)據(jù)處理人機(jī)界面。其中根據(jù)汽車起重機(jī)對(duì)油壓傳感器使用的具體要求,本文專門設(shè)計(jì)靜態(tài)性能檢測(cè)指標(biāo)計(jì)算方法。

2 靜態(tài)性能

靜態(tài)性能主要考察油壓傳感器的零點(diǎn)輸出特性、滿量程輸出特性、遲滯性能、重復(fù)性、精確度、靈敏度。

2.1 靜態(tài)特性檢測(cè)系統(tǒng)

靜態(tài)特性檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)備如下所示,外部環(huán)境為室溫20℃±2℃,相對(duì)濕度60%～70%,大氣壓力86～106KPa。汽車起重機(jī)用油壓傳感器量程為0～400bar,因此標(biāo)準(zhǔn)油源提供壓力源為0～800bar,設(shè)備說(shuō)明具體如下:

(1)標(biāo)準(zhǔn)壓力源,提供0～800bar的標(biāo)準(zhǔn)壓力,精度高于0.01級(jí);

(2)采集設(shè)備,給傳感器提供工作激勵(lì)電源24VDC,采集精度16位,采樣頻率高于200Hz,具有顯示采集數(shù)據(jù)和記錄的功能的采集設(shè)備。

圖1 靜態(tài)特性檢測(cè)系統(tǒng)

2.2 靜態(tài)性能檢測(cè)方法及指標(biāo)計(jì)算方法

2.2.1 零點(diǎn)輸出Y0

標(biāo)準(zhǔn)壓力源輸出為0.00bar時(shí),被測(cè)傳感器的輸出值標(biāo)記為零點(diǎn),重復(fù)進(jìn)行三次。

2.2.2 滿量程輸出 YF·S

標(biāo)準(zhǔn)壓力源為0.00bar時(shí)保持1s,記錄傳感器的輸出值標(biāo)記為下限值;標(biāo)準(zhǔn)壓力源為400.00bar時(shí)保持1s,記錄傳感器的輸出值標(biāo)記為上限值。試驗(yàn)進(jìn)行三次。

滿量程輸出YF·S計(jì)算方法:式中:H、L分別為檢測(cè)上下限的平均值。

2.2.3 遲滯

遲滯ξH定義為在同一試驗(yàn)點(diǎn)當(dāng)被測(cè)量值和減少時(shí)輸出中出現(xiàn)的最大差值。

YF·S——滿量程輸出值。

標(biāo)準(zhǔn)壓力源在下表每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)停頓1s,記錄被試傳感器的讀數(shù),進(jìn)行三個(gè)循環(huán)。

2.2.4 重復(fù)性

表1 標(biāo)準(zhǔn)壓力源正反行程測(cè)試點(diǎn)表

同一試驗(yàn)員,標(biāo)準(zhǔn)壓力源在表1每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)停頓1s,記錄被試傳感器的讀數(shù),進(jìn)行三個(gè)循環(huán)。

重復(fù)性ξR的計(jì)算方法:對(duì)同一被測(cè)量值進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的符合程度,計(jì)算方法如下:

正行程標(biāo)準(zhǔn)偏差SUi為:

反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差SDi為:

標(biāo)準(zhǔn)偏S差:

重復(fù)性ξR為:

式中:YUij——正行程第i點(diǎn)第j次的讀數(shù)值,i取值為1,2…11;j=1,2,3;

YDij——反行程第i點(diǎn)第j次的讀數(shù)值,i取值為1,2…11;j=1,2,3;

n——為重復(fù)檢測(cè)次數(shù),取值為3,

m——檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量,數(shù)量為11,

ε——根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,本文選取2

2.2.5 精確度ξ

同一試驗(yàn)員,標(biāo)準(zhǔn)壓力源在表1每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)停頓1秒,記錄被試傳感器的讀數(shù),進(jìn)行三個(gè)循環(huán)。

精確度ξ的計(jì)算方法:

δ——被測(cè)傳感器顯示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力源的差值絕對(duì)值

YF·S——滿量程值

2.2.6 靈敏度S

同一試驗(yàn)員,操作標(biāo)準(zhǔn)壓力源從開始值加壓到停止值,記錄被測(cè)傳感器在這個(gè)過(guò)程的增量。

標(biāo)準(zhǔn)壓力源的開始值和停止值如下表所示,進(jìn)行三個(gè)循環(huán)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)壓力源開始值和停止值

靈敏度S計(jì)算方法如下:

式中:△f——輸出量的增量

△p——輸入量的增量

f1,f2——輸出量變化前、后的值;

p1,p2——輸出量變化前、后的值。

3 高低溫檢測(cè)

3.1 高低溫特性檢測(cè)系統(tǒng)

硬件設(shè)備如下所示:

(1)標(biāo)準(zhǔn)壓力源,提供0～800bar的標(biāo)準(zhǔn)壓力,精度高于0.01級(jí);

(2)采集設(shè)備,給傳感器提供工作激勵(lì)電源24VDC,采集精度16位,采樣頻率高于200Hz,具有顯示采集數(shù)據(jù)和記錄的功能的采集設(shè)備;

(3)高低溫交變濕熱試驗(yàn)臺(tái),提供-40℃～100℃的試驗(yàn)環(huán)境。

3.2 高低溫性能檢測(cè)方法

根據(jù)汽車起重機(jī)的作業(yè)環(huán)境,結(jié)合油壓傳感器的性能特點(diǎn),高低溫檢測(cè)選定三個(gè)溫度點(diǎn):-40℃(用于檢測(cè)極寒工作條件下的工作性能),-20℃,85℃。

圖2 高低溫檢測(cè)系統(tǒng)

每次檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)壓力源在表1每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)停頓1s,記錄被檢測(cè)油壓傳感器的讀數(shù),進(jìn)行三個(gè)循環(huán)。按照如下檢測(cè)流程進(jìn)行檢測(cè):

3.3 高低溫性能參數(shù)

根據(jù)汽車起重機(jī)對(duì)油壓傳感器的使用要求,選用以下性能用于考察油壓傳感器高低溫性能:

(1)熱零點(diǎn)漂移α:

圖3 高低溫檢測(cè)流程

式中:t1——試驗(yàn)前室溫溫度;

t2——試驗(yàn)前室溫溫度;

YF·S（t1）——在室溫t1溫度時(shí),傳感器滿量程讀數(shù)的平均值。

(2)熱靈敏度漂移β:

式中:

(3)熱零點(diǎn)滯后αH:

式中:

(4)熱靈敏度滯后βH:

式中:

(5)基本性能

使用-40℃,-20℃,85℃的檢測(cè)數(shù)據(jù)按照2.2的指標(biāo)計(jì)算方法分別計(jì)算各個(gè)溫區(qū)的靜態(tài)基本性能。

4 數(shù)據(jù)處理人機(jī)界面

對(duì)性能檢測(cè)后將出現(xiàn)大量數(shù)據(jù),從上述章節(jié)能看出指標(biāo)的計(jì)算也較為復(fù)雜,基于 labview［4］［5］完成油壓傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)處理的人機(jī)界面,主要包含數(shù)據(jù)導(dǎo)入,數(shù)據(jù)處理和計(jì)算模塊,數(shù)據(jù)操作模塊,指標(biāo)結(jié)果顯示模塊,指標(biāo)結(jié)果存儲(chǔ)模塊。人機(jī)界面如下圖所示:

圖4 數(shù)據(jù)處理人機(jī)界面圖

只需要將檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入人機(jī)界面,根據(jù)需要點(diǎn)擊相應(yīng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)處理按鈕就可以獲得結(jié)果。

5 總結(jié)

本文從汽車起重機(jī)對(duì)油壓傳感器使用的具體要求出發(fā),設(shè)計(jì)其專用的性能檢測(cè)方法。檢測(cè)方法易于實(shí)施,操作簡(jiǎn)便,設(shè)計(jì)合理,能全面真實(shí)的反應(yīng)油壓傳感器的具體性能;檢測(cè)性能指標(biāo)的計(jì)算方法在基于長(zhǎng)期實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)獲得,計(jì)算方式簡(jiǎn)潔,易實(shí)現(xiàn);設(shè)計(jì)指標(biāo)處理人機(jī)界面進(jìn)一步簡(jiǎn)化檢測(cè)工作,數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)化,提升檢測(cè)效率。本文中的檢測(cè)方法已經(jīng)應(yīng)用于汽車起重機(jī)油壓傳感器的檢測(cè)中,獲得了良好的效果。