電磁閥壽命測試的測試系統(tǒng)和測試方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁閥壽命測試的測試系統(tǒng)和測試方法。測試系統(tǒng)包括控制端和測試回路：控制端包括計(jì)算機(jī)控制終端和無線網(wǎng)絡(luò)適配器，計(jì)算機(jī)終端負(fù)責(zé)設(shè)備連接、測試模式控制和數(shù)據(jù)記錄保存；測試回路包括電磁閥性能測試設(shè)備、壓力傳感器、氣罐、減壓閥等，測試回路負(fù)責(zé)待測電磁閥的壽命循環(huán)和性能測試。測試方法采用壽命循環(huán)和性能測試交替進(jìn)行的自動控制方式對待測電磁閥進(jìn)行測試。本發(fā)明具有自動化、智能化、集成化、大數(shù)據(jù)化和高可靠度等特點(diǎn)，能夠很好地解決現(xiàn)有電磁閥壽命測試的高強(qiáng)度、周期長、工作量大、智能化程度低、無法測試性能變化等缺點(diǎn)。【專利說明】電磁閥壽命測試的測試系統(tǒng)和測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及了一種測試系統(tǒng)和方法，尤其是涉及了一種自動化的電磁閥壽命測試系統(tǒng)和方法，屬于機(jī)電測試
技術(shù)領(lǐng)域：
?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]電磁閥作為一種重要的工業(yè)控制執(zhí)行元件，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，由此電磁閥測試技術(shù)成為一項(xiàng)非常重要的工業(yè)測試技術(shù)。其中電磁閥壽命測試主要用于測試電磁閥的動作壽命和使用中的性能變化，評估其工作可靠性和耐久性，測試結(jié)果能夠?yàn)樘岣呦到y(tǒng)的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性提供理論依據(jù)，對電磁閥設(shè)計(jì)制造以及流體傳動的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著重要意義。[0003]一般電磁閥的動作壽命可達(dá)3000萬次以上，小型閥更超過1億次，由此導(dǎo)致電磁閥壽命測試的試驗(yàn)強(qiáng)度高、周期長、工作量大?，F(xiàn)有的電磁閥壽命測試技術(shù)的自動化和智能化程度很低、花費(fèi)大量的時(shí)間和成本、并且無法準(zhǔn)確定量測試電磁閥的性能變化，測試結(jié)果也無法給新型電磁閥的設(shè)計(jì)和制造提供過多的實(shí)用信息。因此需要研發(fā)一種自動化程度高、可靠性強(qiáng)、集成度好，能夠準(zhǔn)確記錄各性能指標(biāo)變化的電磁閥壽命測試技術(shù)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]為了解決【
背景技術(shù)：
】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電磁閥壽命測試系統(tǒng)和方法，具有集成度好、可靠性強(qiáng)、自動化水平高、信息量充足的優(yōu)勢，包括測試方案和測試系統(tǒng)，可以進(jìn)行智能化地電磁閥動作壽命測試，同時(shí)記錄其響應(yīng)時(shí)間、最高頻率、工作壓力、啟動電流、啟動功率、保持電流、保持功率等主要性能參數(shù)的變化。[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：[0006]-、一種電磁閥壽命測試系統(tǒng)：[0007]包括控制端，控制端包括計(jì)算機(jī)控制終端和無線網(wǎng)絡(luò)適配器，計(jì)算機(jī)終端負(fù)責(zé)設(shè)備連接、測試模式控制和數(shù)據(jù)記錄保存；[0008]包括測試回路，測試回路包括電磁閥性能測試設(shè)備、壓力傳感器、氣罐、減壓閥等，測試回路負(fù)責(zé)待測電磁閥的壽命循環(huán)和性能測試。[0009]所述的測試回路包括作為壓力源的氣源、減壓閥和多路測試分路，氣源經(jīng)減壓閥與每一路測試分路連接，每一路測試分路包括用于穩(wěn)壓的氣罐、開關(guān)、待測電磁閥、壓力傳感器、電磁閥性能測試設(shè)備和消音器，氣罐的輸入端與減壓閥連接，氣罐的輸出端經(jīng)開關(guān)與待測電磁閥的一端連接，待測電磁閥的另一端經(jīng)壓力傳感器與電磁閥性能測試設(shè)備連接，待測電磁閥連接有消音器，電磁閥性能測試設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)適配器連接到計(jì)算機(jī)控制終端。[0010]所述的計(jì)算機(jī)終端與無線網(wǎng)絡(luò)適配器通過USB串口進(jìn)行通信。[0011]所述的無線網(wǎng)絡(luò)適配器可采用藍(lán)牙4.0適配器。[0012]二、一種電磁閥壽命測試方法：[0013]采用壽命循環(huán)和性能測試交替進(jìn)行的自動控制方式對待測電磁閥進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)壽命測試。[0014]所述方法具體為：[0015]1)根據(jù)已設(shè)定的循環(huán)次數(shù)N對待測電磁閥進(jìn)行壽命循環(huán)，記錄壽命循環(huán)測試數(shù)據(jù)；[0016]2)判斷待測電磁閥是否失效，若失效則測試結(jié)束，若未失效則繼續(xù)下一步驟；[0017]3)再進(jìn)行性能測試，記錄性能測試中的結(jié)果數(shù)據(jù)；[0018]4)再返回到步驟1)重復(fù)進(jìn)行下一輪完整測試，直到待測電磁閥失效或者到達(dá)預(yù)定測試總次數(shù)。[0019]所述每一輪測試中壽命循環(huán)的循環(huán)次數(shù)N根據(jù)電磁閥類型、控制方式和參考動作壽命次數(shù)而選定。[0020]所述的性能測試包括響應(yīng)時(shí)間測試、最高頻率測試、工作壓力測試、工作電壓電流電阻測試、溫升測試、啟動電流與保持電流測試、啟動功率與保持功率測試、啟動時(shí)間與保持時(shí)間測試等主要的性能指標(biāo)測試。[0021]進(jìn)一步地，根據(jù)一段時(shí)間測試獲得的壽命循環(huán)和性能測試的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理預(yù)測待測電磁閥的壽命。[0022]本發(fā)明的有益效果是：[0023]本發(fā)明能夠進(jìn)行交直流、單雙控等多種類型的電磁閥的響應(yīng)時(shí)間、最高頻率、工作壓力、電參數(shù)、功率參數(shù)等主要技術(shù)參數(shù)的測試，具有響應(yīng)測試、壽命測試、電參數(shù)測試、壓力測試和功率參數(shù)測試等五個(gè)測試模式，同時(shí)擁有標(biāo)準(zhǔn)的壓力傳感器接口和USB調(diào)試接口，能夠非常方便地完成各種測試模式的切換和測試參數(shù)如信號頻率、信號占空比、測試總數(shù)、初始電阻、電磁閥合格判據(jù)等的設(shè)置，而且具有無線通信功能，操作方便、體積小巧，是一個(gè)便攜式多功能綜合型測試設(shè)備。[0024]本發(fā)明集成度好、可靠性強(qiáng)、智能化水平高、操作簡便、基本沒有復(fù)雜的連接線，可以進(jìn)行電磁閥的動作壽命測試，同時(shí)能準(zhǔn)確記錄動作壽命過程中的性能變化，能夠很好地解決現(xiàn)有電磁閥壽命測試的高強(qiáng)度、周期長、工作量大、智能化程度低、無法測試性能變化等缺點(diǎn)。其測試結(jié)果不僅能夠表征被測電磁閥產(chǎn)品的可靠性和耐久性，而且可以為開發(fā)改進(jìn)以及設(shè)計(jì)生產(chǎn)電磁閥提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)用信息?！靖綀D說明】[0025]圖1是本發(fā)明的測試流程圖。[0026]圖2是本發(fā)明的測試系統(tǒng)示意圖。[0027]圖3是本發(fā)明測試回路的結(jié)構(gòu)連接圖。[0028]圖4是FEST0兩位三通閥的性能變化圖。[0029]圖5是E-MC兩位五通閥的性能變化圖。[0030]圖中：1是氣源、2是減壓閥、3是氣罐、4是開關(guān)、5是待測電磁閥、6是壓力傳感器、7是電磁閥性能測試設(shè)備、8是消音器。【具體實(shí)施方式】[0031]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。[0032]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。[0033]如圖1所示，本發(fā)明的測試系統(tǒng)包括控制端和測試端?？刂贫税ㄓ?jì)算機(jī)控制終端和無線網(wǎng)絡(luò)適配器，無線網(wǎng)絡(luò)適配器可采用藍(lán)牙4.0適配器，計(jì)算機(jī)終端與藍(lán)牙4.0適配器通過USB串口進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)設(shè)備連接、測試控制、測試項(xiàng)目切換以及數(shù)據(jù)的記錄和保存，同時(shí)可對測試設(shè)備進(jìn)行測試參數(shù)的設(shè)置。測試回路包括電磁閥性能測試設(shè)備7、壓力傳感器6、氣罐3、減壓閥2等，測試回路負(fù)責(zé)待測電磁閥的壽命循環(huán)和性能測試。[0034]連接計(jì)算機(jī)終端與測試設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選用需要滿足低功耗、遠(yuǎn)距離、可實(shí)現(xiàn)一對多連接，并且容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程控制等特點(diǎn)，本發(fā)明中采用藍(lán)牙4.0(又稱低功耗藍(lán)牙BLE)無線通信協(xié)議。藍(lán)牙4.0通信協(xié)議一臺主機(jī)可同時(shí)連接8臺從機(jī)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且最遠(yuǎn)傳輸接距離可達(dá)50m以上，功率消耗極小，因此無線網(wǎng)絡(luò)適配器選擇藍(lán)牙4.0適配器。測試設(shè)備選擇操作方便、體積小巧、能夠進(jìn)行電磁閥響應(yīng)時(shí)間、最高頻率、電參數(shù)、功率參數(shù)等主要技術(shù)指標(biāo)測試的便攜式綜合型多功能測試設(shè)備，而且能夠方便地開發(fā)無線通信功能。[0035]如圖3所示，測試回路包括作為壓力源的氣源1、減壓閥2和多路測試分路，氣源1經(jīng)減壓閥2與每一路測試分路連接，每一路測試分路包括用于穩(wěn)壓的氣罐3、開關(guān)4、待測電磁閥5、壓力傳感器6、電磁閥性能測試設(shè)備7和消音器8,氣罐3的輸入端與減壓閥2連接，氣罐3的輸出端經(jīng)開關(guān)4與待測電磁閥5的一端連接，待測電磁閥5的另一端經(jīng)壓力傳感器6與電磁閥性能測試設(shè)備7連接，待測電磁閥5連接有消音器8,電磁閥性能測試設(shè)備7通過無線網(wǎng)絡(luò)適配器連接到計(jì)算機(jī)控制終端。[0036]本發(fā)明根據(jù)電磁閥類型、流量特性、控制方式、工作壓力、測試規(guī)模等具體情況而設(shè)計(jì)，一方面進(jìn)行氣動電磁閥的壽命測試時(shí)額外增加消音裝置，以免噪聲過大造成二次污染;并進(jìn)行液壓電磁閥壽命測試時(shí)增加回油裝置等，使得保證了穩(wěn)定測試回路、保障測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，易于搭建和拆卸。測試系統(tǒng)為由計(jì)算機(jī)控制終端通過無線通信網(wǎng)絡(luò)連接若干臺電磁閥性能測試設(shè)備并控制同時(shí)進(jìn)行壽命試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)自動化、智能化、集成化和大數(shù)據(jù)化的高可靠度測試系統(tǒng)。[0037]具體實(shí)施中，電磁閥測試設(shè)備7可采用浙江大學(xué)流體動力與機(jī)電系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的便攜式電磁閥性能測試儀。該測試儀擁有五個(gè)測試模式，分別為響應(yīng)測試、壽命測試、電參數(shù)測試、壓力測試和功率參數(shù)測試，能夠測試交流、直流、單控、雙控的各類電磁閥的響應(yīng)時(shí)間、最高頻率、工作壓力、動作壽命、電壓、電流、電阻、溫升、啟動功率、保持功率等主要的技術(shù)指標(biāo)。分為電壓可調(diào)型和標(biāo)準(zhǔn)24V電壓型，電壓可調(diào)型測試儀的工作電壓最高可調(diào)至直流100V和交流250V，同時(shí)擁有標(biāo)準(zhǔn)的壓力傳感器接口和USB調(diào)試接口，能夠非常方便地完成各種測試模式的切換和測試參數(shù)(如信號頻率、信號占空比、測試總數(shù)、初始電阻、電磁閥合格判據(jù)等)的設(shè)置。[0038]本發(fā)明的具體實(shí)施工作過程如下：[0039]1)按圖3所示連接測試回路。[0040]2)確認(rèn)藍(lán)牙控制器連接后掃描并連接測試設(shè)備。[0041]3)開始進(jìn)行測試，并設(shè)置輸入循環(huán)次數(shù)N、測試頻率F、總循環(huán)次數(shù)Nc等，測試數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)記錄區(qū)，如表1、表2所示。[0042]4)實(shí)施例選取FEST0兩位三通閥和E-MC兩位五通閥進(jìn)行測試（總循環(huán)次數(shù)Nc=30萬次），F(xiàn)EST0兩位三通閥的測試數(shù)據(jù)如表1所示，E-MC兩位五通閥的測試數(shù)據(jù)如表2所示。[0043]表1FEST0兩位三通閥的測試數(shù)據(jù)[0046]表2E-MC兩位五通閥的測試數(shù)據(jù)[0048]5)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可得到兩個(gè)電磁閥的性能（如開啟的延遲時(shí)間T1、關(guān)閉的延遲時(shí)間T2、功率和最高頻率)隨壽命循環(huán)而變化的散點(diǎn)圖，進(jìn)行線性擬合后得到性能變化趨勢線，如圖4和圖5所示。[0049]6)線性擬合的斜率、方差、擬合方程如表3所示。根據(jù)表3的擬合方程可以計(jì)算出兩個(gè)電磁閥的安全使用壽命。（當(dāng)電磁閥的性能變化超出具體工況要求的或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能范圍時(shí)可視為安全使用壽命到期。）[0050]7)值得說明的是測試總循環(huán)數(shù)越高、測試時(shí)間越長得到電磁閥的壽命值越準(zhǔn)確，在實(shí)際應(yīng)用中還需要對理論值進(jìn)行修正。[00511表3線性擬合結(jié)果[0053]8)除預(yù)測使用壽命以外還可以對同一類型不同電磁閥的性能變化進(jìn)行比較，如延遲時(shí)間T1、T2增大的速度(斜率)越小說明性能越穩(wěn)定，最高頻率下降的速度越小則說明性能越穩(wěn)定。[0054]采用上述裝置，為了保證測試回路的壓力穩(wěn)定，每一個(gè)分路都要加氣罐，不加氣罐會導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間測試的錯(cuò)誤，甚至出現(xiàn)響應(yīng)時(shí)間為零的情況。減壓閥也起到穩(wěn)點(diǎn)氣路的作用，普通的減壓閥即可，沒有過多要求。壓力傳感器采用HubaControl公司生產(chǎn)的511系列壓力傳感器，量程0-1OBar，輸出電流4-20mA。[0055]按上述方案，藍(lán)牙4.0適配器可選用基于TI公司生產(chǎn)的CC2650芯片的藍(lán)牙通信模塊。藍(lán)牙4.0協(xié)議棧分配方案采用雙芯片方案，即主機(jī)由計(jì)算機(jī)程序編程實(shí)現(xiàn)，控制器則由藍(lán)牙模塊嵌入式設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)主機(jī)部分的控制程序已經(jīng)集成于計(jì)算機(jī)控制程序中，這里不再贅述?？刂破鞑糠植捎脴?biāo)準(zhǔn)TI藍(lán)牙協(xié)議棧的HostTestRelease工程。藍(lán)牙適配器與計(jì)算機(jī)控制終端通過USB串口通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。一臺藍(lán)牙適配器可連接8臺測試設(shè)備，同時(shí)進(jìn)行測試。[0056]采用壽命循環(huán)和性能測試交替進(jìn)行的自動控制方式對待測電磁閥進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)壽命測試。壽命循環(huán)和性能測試兩種模式通過計(jì)算機(jī)終端實(shí)現(xiàn)自動切換控制。[0057]1)根據(jù)已設(shè)定的循環(huán)次數(shù)N對待測電磁閥進(jìn)行壽命循環(huán)測試，記錄壽命循環(huán)測試數(shù)據(jù):每一輪測試中壽命循環(huán)的循環(huán)次數(shù)N根據(jù)電磁閥類型、控制方式和參考動作壽命次數(shù)而選定，一般選用五千次到一萬次，測試信號參數(shù)如頻率、占空比等根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行設(shè)置。[0058]2)判斷待測電磁閥是否失效，若失效則測試結(jié)束，若未失效則繼續(xù)下一步驟；[0059]3)再進(jìn)行性能測試，記錄性能測試中的結(jié)果數(shù)據(jù):性能測試包括響應(yīng)時(shí)間測試、最高頻率測試、工作壓力測試、工作電壓電流電阻測試、溫升測試、啟動電流與保持電流測試、啟動功率與保持功率測試、啟動時(shí)間與保持時(shí)間測試等主要的性能指標(biāo)測試，測試參數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行設(shè)置。[0060]4)再返回到步驟1重復(fù)進(jìn)行下一輪完整測試，直到待測電磁閥失效或者到達(dá)預(yù)定測試總次數(shù)。[0061]最后可根據(jù)一段時(shí)間測試獲得的壽命循環(huán)和性能測試的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理預(yù)測待測電磁閥的壽命。[0062]具體實(shí)施中，計(jì)算機(jī)控制終端采用Java語言進(jìn)行編程，包括界面顯示的控制類:主界面Mainlnterface類、藍(lán)牙主機(jī)對話框BluetoothDialog類、新建工程對話框NewprojectDialog類、數(shù)據(jù)保存對話框SaveDialog類、關(guān)閉工程對話框CloseprojectDialog類和退出對話框ExitDialog類;藍(lán)牙連接的控制類:藍(lán)牙主機(jī)BLEHost類和BLE設(shè)備清單bletable類;工程控制Project類、數(shù)據(jù)處理DataProcessing類、串口控制CommPort類和數(shù)據(jù)表格ExportXLSuti1類等。[0063]由此可見，本發(fā)明其技術(shù)效果顯著突出，能實(shí)現(xiàn)一對多連接若干臺測試設(shè)備同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最遠(yuǎn)傳輸接距離可達(dá)50m以上，而且功率消耗極小，能夠通過USB串口與計(jì)算機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動控制?！局鳈?quán)項(xiàng)】1.一種電磁閥壽命測試系統(tǒng)，其特征在于：包括控制端，控制端包含計(jì)算機(jī)控制終端和無線網(wǎng)絡(luò)適配器，計(jì)算機(jī)終端負(fù)責(zé)設(shè)備連接、測試模式控制和數(shù)據(jù)記錄保存；包括測試回路，測試回路包括電磁閥性能測試設(shè)備(7)、壓力傳感器(6)、氣罐(3和減壓閥（2)，測試回路負(fù)責(zé)待測電磁閥的壽命循環(huán)和性能測試。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁閥壽命測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的測試回路包括作為壓力源的氣源（1)、減壓閥（2)和多路測試分路，氣源（1)經(jīng)減壓閥（2)與每一路測試分路連接，每一路測試分路包括用于穩(wěn)壓的氣罐(3)、開關(guān)(4)、待測電磁閥（5)、壓力傳感器(6)、電磁閥性能測試設(shè)備(7)和消音器(8)，氣罐(3)的輸入端與減壓閥（2)連接，氣罐(3)的輸出端經(jīng)開關(guān)(4)與待測電磁閥（5)的一端連接，待測電磁閥（5)的另一端經(jīng)壓力傳感器(6)與電磁閥性能測試設(shè)備（7)連接，待測電磁閥（5)連接有消音器(8)，電磁閥性能測試設(shè)備(7)通過無線網(wǎng)絡(luò)適配器連接到計(jì)算機(jī)控制終端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁閥壽命測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的計(jì)算機(jī)終端與無線網(wǎng)絡(luò)適配器通過USB串口進(jìn)行通信。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁閥壽命測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的無線網(wǎng)絡(luò)適配器可采用藍(lán)牙4.0適配器。5.-種電磁閥壽命測試方法，其特征在于:采用壽命循環(huán)和性能測試交替進(jìn)行的自動控制方式對待測電磁閥進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)壽命測試。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電磁閥壽命測試方法，其特征在于所述方法具體為：1)根據(jù)已設(shè)定的循環(huán)次數(shù)N對待測電磁閥進(jìn)行壽命循環(huán)，記錄壽命循環(huán)測試數(shù)據(jù)；2)判斷待測電磁閥是否失效，若失效則測試結(jié)束，若未失效則繼續(xù)下一步驟；3)再進(jìn)行性能測試，記錄性能測試中的結(jié)果數(shù)據(jù)；4)再返回到步驟1)重復(fù)進(jìn)行下一輪完整測試，直到待測電磁閥失效或者到達(dá)預(yù)定測試總次數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電磁閥壽命測試方法，其特征在于:所述的性能測試包括響應(yīng)時(shí)間測試、最高頻率測試、工作壓力測試、工作電壓電流電阻測試、溫升測試、啟動電流與保持電流測試、啟動功率與保持功率測試、啟動時(shí)間與保持時(shí)間測試等主要的性能指標(biāo)測試。8.根據(jù)權(quán)利要求5~7任一所述的一種電磁閥壽命測試方法，其特征在于:進(jìn)一步根據(jù)一段時(shí)間測試獲得的壽命循環(huán)和性能測試的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理預(yù)測待測電磁閥的壽命?！疚臋n編號】G01M13/00GK105928690SQ201610244369【公開日】2016年9月7日【申請日】2016年4月18日【發(fā)明人】陶國良,阿勇嘎,范翔【申請人】浙江大學(xué)