施耀等：基于LPVIEW的液压比例减压阀测试系统31基于LanVIEW的液压比例减压阀测试系统 施耀1李思亮2邢科礼1金侠杰1
节能炉（1上海大学机电工程与自动化学院，上海200477；上海腾液液压机电设备技术有限公司，上海201941）
摘要：根据液压比例减压阀国标GB/215623.3-2212的测试要求，设计了测试系统的液压原理，电气控制以及软件控制部分，对比例减压阀进行了动态特性测试，并且对测试结果进行了总结与分析。
关键词：液压比例减压阀；动态测试系统；扫频法
中图分类号:TH137.52文献标识码:A国家标准学科分类代码：467.4737
DOI：12.15988/2cnki.1024-6941.0201.1.211
Dynamie Performance Test and Analysit of Praportionai
Reducing Valve Based on LabVIEW
SHI Yao LI Siliapy XING KeU JIN Xiajic
Abstraci:to the test—qui—ments of the ntionp stannard GB/T15623.3-2010,the ayUranl-c
pUe e electwcaU control and so C wpo control pd—s of the test system d—desiyned•The test resalts po sammarizen and Keywords[keywoOs ayUranl-c p—poOionP renucing yvUv;dyndmic testing system;swep Oequency methoP
4引言
车用比例减压阀对车辆来说是必不可少的控制元件。比例减压阀的动态性能直接影响到控制系统的响应速度，因此在出厂前必须对减压阀进行严格的动态性能测试。
1液压原理图设计
为满足比例减压阀测试标准，设计的系统液压原理图如图1所示。
由图1可以看出，通过油泵3和电机5来给系统提供最高22「11^1的稳定油源，过滤器8、9来给油源进行2级过滤，保证油源清洁度。采用比例溢流阀4调定系统压力，比例流量阀14来调定A口的出口流量。流量计14测得系统流量，压力传感器11测得被试件P、A、T的压力。电磁球阀14、36实现被试件P、A口供油的切换。在测试被试件动态性能的时候，打开P口电磁球阀34，关闭A口电磁球阀14，关闭比例节流阀16，调节被试件电流信号的同时，采集A口的压力。 _A17
015
1迪
图1比例减压阀测试液压原理图
1.油箱；
2.22.37•球阀；
3.油泵;
4.联轴器;
5.电机;6・电机底座; 7，单向阀；8.9•22.23.D.25.28.29.过滤器；h比例溢流阀；
11.12压力传感器；13.蓄能器；14.A口电磁球阀；15.单向阀；
16.比例换向阀；17.比例减压阀（被试件）；15.节流阀；19.流量计;22.液位计；21.温度传感器;27•变频电机；32.P口电磁球阀
2测控系统
2.4测控系统
测试系统结构如图2所示，由工控机、PLC、数据采集卡、压力传感器、流量计等组成。
△
作者简介：施耀，硕士在读研究生
。
32《计量与测试技术》2001年第48卷第1期
图2测试系统硬件原理图
为了提高测试系统的稳定性和精度，采用了上位机+下位机的形式。上位机采用台湾研华IEC工控机，以Lan V IEW软件作为测控软件31］并且通过以太网与PLC进行通信，控制和显示液压系统中的开关量02］下位机采用西门子S7-200SMART对液压系统中的电控部分进行控制。信号采集与控制选用研华PCEYW数据采集卡，采集测控系统中的各个传感器的信号以及输出信号，该采集板卡最高采样率为100k/s,16个通道，故每个通道采样率不应超过6253°由于动态试验的响应速度快、精度高，因此被试件A口的压力传感器选用了高频响压力传感器，响应频率2000Hz，量程^MPa，输出（。~5）V直流电压，精度0.5°
电液比例控制器与比例电磁铁一样，其性能的好坏将直接影响整个电液比例减压阀的性能好坏。比例控制放大器是液压比例减压阀的控制和驱动装置，用来对比例电磁铁提供特定性能电流。在此选用海德福斯ETDR-4W1A比例放大器，最快的响应频率能达1004Hz，能满足被试件频响试验的要求。该比
例放大器可用于各种车用减压阀、流量阀等。
3比例减压阀的动态性能测试
3.I阶跃试验
调节电机5转速使液压泵3的流量为比例减压阀的试验流量的1.25倍，调节比例溢流阀16的压力为额定压力。关闭A口的电磁球阀16和比例节流阀16，打开P口的电磁球阀33°阶跃信号至调定值，直至输出压力达到稳定；然后再断开输入电信号，同时记录阶跃信号和输出压力，即得到输入电信号阶跃响应特性曲线°⑷
需要测定的参数：丁1——响应时间，即从输入电信号开始到输出压力进入给定误差范围，并且不再超出此范围的时间。丁2灰复时间，即从阶跃断开电信号开始到输出压力为卸荷压力的时间。
6.4频响实验
调节电机5转速使液压泵3的流量为比例减压阀的试验流量的1.25倍，调节比例溢流阀14的压力为额定压力。关闭A口的电磁球阀16和比例节流阀16，打开P口的电磁球阀34°调节输入电信号的直流分量到预定值，再叠加一正弦信号于直流分量上，改变正弦信号的频率，将小于等于1Hz的频率作为基准频率，记录此时的幅值，即作为零频幅值，在基准频率的基础上，以4.IHz为步长缓慢增加，记录每一频
率下测得的幅值比和相位移，当幅值比小于-3db，相位差小于-112°时停止增加频率，测试结束，绘制其Bode图。
在扫频过程中，笔者通过Lan V IEW中的快速傅里叶变换控件得到输出信号实时频率和振幅比，同时利用频率响应控件Freyueuco response function （Mag-phase）控件对输入输出控件进行分析计算相位差，当输出信号的幅值与基准频率幅值的振幅比降到-3dd时，记录此频率，得出幅频宽。同理，当频率响应的相位差下降到-90。时，记录此频率，得出相频宽°3
4测试结果分析
6.I阶跃响应
图3、图4为输入电信号阶跃响应特性曲线。阶跃响应实验初始信号设定为4mA，终止信号设定为660mA，试验开始时，信号从4mA阶跃至600mA，通过多次反复计算实验，测得的被测件的阶跃响应时间均在（5。±5）ms之间，阶跃恢复时间在（40±5）ms之间，满足测试的稳定性和精度要求。
2
2
8
6
电子台历4
2
8
3.01221 3.1 3.2 3.3 3.4 3.45447
时&2
图3阶跃响应时间曲线
a e
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s
共
出
t
A
2
施耀等：基于LaPVIEW 的液压比例减压阀测试系统33
07.7122
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2214. 2.
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0.80.60.40.2■0.2
0.1
7.757.8
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7.93839
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振幅衰减就越大，振幅比越小，相位滞后越大。
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图4阶跃恢复时间曲线
1.6频响实验
在被试件在电信号50% ±50%幅值下进行扫
频。以下分别对频率3Hz 、6Hz 、12Hz 扫频频率下对 振幅比进行分析。
图9为3Hz 频率时的试验曲线,3Hz 时测得的 幅值比为0，此时的相位差为-10°。
图9频率为12Hz 的试验曲线
图8为电信号50% ±50%时测得的伯德图，从 图中可以看出，测得的幅频宽为9Hz ，相频宽为
9Hz 。幅频宽和相频宽过低会影响比例减压阀的响
应速度，过高容易受到高频噪声的干扰，而且对元件
的质量要求也更高。
5 5 2 5 5
222匚 2
*航劇退
° °・2 0.4
0.6时间
0.8
(qp)
俎蹙粵
图5频率为3Hz 的试验曲线
图6为6Hz 频率时的试验曲线，此时的幅值比 为-0.8db ，相位差为-50。。
5
5
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2 5 5
5 L -0.2 0 0.2 0.4 0.
6 0.8
时间
图6频率为6Hz 的试验曲线图9为10Hz 频率时的试验曲线，此时的幅值比 为-4.5db ，相位差为-160。。
由图5 ~图9可知，当输入电信号频率越高时,
图8 59% ±59%电流时的伯德图
5总结
本文基于LaPVIEW 的比例减压阀动态性能测
试，通过对比例减压阀的动态测试，可直观的检测出 被测试件的动态性能，有助于厂家的维修和开发。
本试验台测试按照GB/T 15023• 3 -2010国标，设计
满足了某企业对于比例减压阀动态性能的试验要
求，测试精度高、可靠性强。甜菜斑蝇
参考文献
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