[发明专利]一种非介入式动态液压测量系统

说明书

本发明公开了一种非介入式动态液压测量系统，包括传感器安装单元，由压力传感器和夹具结构构成；硬件放大调理电路单元，由两级差分放大电路，DAC和ADC，单片机和串行通信器组成。工作时，压力传感器将液压管道的弹性形变转换成电信号，通过两级差分放大电路进一步将信号放大与调理，然后发送给单片机，单片机通过串行通信与上位机交换信息，最终通过程序处理得到实测液压。本发明采用非介入测压对液压系统的故障诊断与检测具有关键作用，并且为普通钢质液压管道的在线压力测量提供了一种新的方法。

技术领域

本发明属于液压传动学和电气电子测试计量学研究技术领域，具体涉及一种非介入式动态液压测量系统，用以实现非介入式测量液压的目的。

背景技术

为了满足对于液压管道系统的运行状态监测和液压机构的故障诊断，需要对液压进行动态测量。以普通钢质液压管路为工程对象，传统的方法采用介入式测量，常用的有机械压力表或应变式压力测量方法等，但这些方法可靠性较差，难以确定具体故障位置，定位比较困难，而且需要预留压力测量接口，破坏了管路系统的整体结构，比如在一些工程机械不能采用介入式压力测量，在被测液体是高压或强腐蚀有毒的情况下，可能由于测压接口的泄露对人员和工程设备造成危害，存在安全隐患。

目前国内外非介入式压力检测研究尚处于探索阶段，主要集中在应变法、超声波法和热学法三个方向。热学法由于加热比较困难，测量时间长，目前较少采用。而超声波法面临主要问题在于两点，第一是大多数超声测压是通过测量超声波传播时间来得到，主要根据压力变化引起液体密度变化，从而引起超声波传播速度变化，这其中密度变化可以不单由压力变化引起，另外压力引起的声速变化比较小，且测量方法也影响测量精度，第二是液体温度变化对超声波传播速度影响也比较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非介入式动态液压测量系统，其采用应变式的原理方法通过压力传感器来实现非介入式测量液压。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种非介入式动态液压测量系统，包括

传感器安装单元，由压力传感器和夹具结构构成；

硬件放大调理电路单元，用于放大压力传感器采集的微弱电压信号，将模拟信号转换成数字信号发送给上位机，由电源供电块，两级差分放大电路，DAC和ADC，滤波电路，单片机以及串行通信器构成；

其中，压力传感器通过夹具结构以设定的预紧力安装在待测液压管管壁上，实际测量时，压力传感器将待测液压管的弹性形变转换成差分电压信号，差分电压信号进入第一级差分放大电路进行初步放大，输出经过第二级差分放大电路放大，利用DAC产生的电压信号，通过求差，消去预紧力对应的部分，然后经滤波电路处理发送至ADC中，经过A/D转换后将信号发送至单片机，单片机通过串行通信器与上位机交换信息，最终通过程序处理得到实测液压。

本发明进一步的改进在于，压力传感器采用压阻式传感器，用于将弹性形变转换成差分电压信号。

本发明进一步的改进在于，夹具结构包括平行布置的铝块和底板，且通过两个对称设置的大螺钉可拆卸连接在一起，压阻式传感器安装在底板与铝块相对的侧面上，铝块与底板相对的侧面上开设有圆弧形凹槽，用于卡住待测液压管管径，增加摩擦力，通过调节大螺钉的预紧力，使得压阻式传感器以设定的预紧力固定在待测液压管，避免振动对测量结果产生影响。

本发明进一步的改进在于，两级差分放大电路均采用INA217芯片，第一级差分放大电路输入为压阻式传感器的两路差分电压信号，放大选用反馈电阻50Ω，放大倍数为200倍，第二级差分放大电路的输入一路是第一级差分放大电路的输出信号，另一路是DAC的输出信号，这路DAC的输出等于压阻式传感器安装在待测液压管上的预紧力对应的电压大小，第二级差分放大电路选用反馈电阻200Ω，放大倍数为50倍。