一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法及系統(tǒng)，包括待測設(shè)備、動(dòng)力輸出模塊和恒定負(fù)載；還包括時(shí)刻監(jiān)控恒定負(fù)載狀態(tài)的轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊和分別與動(dòng)力輸出模塊和轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊連接的控制模塊；所述監(jiān)測模塊獲取恒定負(fù)載的轉(zhuǎn)速差異信息并把該信息發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)恒定負(fù)載的轉(zhuǎn)速信息調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊的輸出功率，使恒定負(fù)載保持恒定工作狀態(tài)；還包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別連接待測設(shè)備和控制模塊，獲取、記錄并分析待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)力輸出模塊的功率。本發(fā)明采用測量電壓電流的方式來間接測算機(jī)械功率，自動(dòng)化程度高，易于全電腦化采集計(jì)算。
【專利說明】一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及做功設(shè)備輸出功率的精確測量方法及系統(tǒng)，特別涉及一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在實(shí)際生產(chǎn)中，對于新研發(fā)的設(shè)備，在投入生產(chǎn)應(yīng)用前，需要對其進(jìn)行測量，以確定該設(shè)備運(yùn)行的各種參數(shù)，確定如何才能為設(shè)備提供最佳外部條件，讓設(shè)備工作在最佳狀態(tài)。傳統(tǒng)的測量方法一般是利用測量工具直接對該設(shè)備進(jìn)行測量，得出其運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)。但是對于某些特殊機(jī)械設(shè)備，其輸出不恒定且動(dòng)態(tài)范圍寬(其輸出具有間歇性特征，輸出軸轉(zhuǎn)速和輸出軸扭矩的動(dòng)態(tài)變化大)，此時(shí)傳統(tǒng)的檢測設(shè)備和檢測方法并不適用于這種機(jī)械設(shè)備。
[0003]例如，申請?zhí)枮?01310321824.4的發(fā)明專利，公開了一種磁熱系統(tǒng)，該磁熱系統(tǒng)由成百上千個(gè)磁熱機(jī)單元組成，每個(gè)磁熱機(jī)單元通過控制改變軟磁的溫度，產(chǎn)生熱制消磁效應(yīng)，帶動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)對外輸出機(jī)械能。當(dāng)需要對磁熱機(jī)這樣的系統(tǒng)輸出功率及運(yùn)行參數(shù)(包括溫度環(huán)境參數(shù)、動(dòng)力軸轉(zhuǎn)速大小和輸出功率大小)進(jìn)行測量時(shí)，為了降低測量成本，不可能大規(guī)模生產(chǎn)數(shù)百個(gè)磁熱機(jī)單元并組成磁熱機(jī)系統(tǒng)，然后再對該磁熱系統(tǒng)進(jìn)行測量；只能單獨(dú)的生產(chǎn)一個(gè)磁熱機(jī)單元，然后對該磁熱機(jī)單元的輸出功率進(jìn)行測量，以確定整個(gè)磁熱系統(tǒng)的最佳運(yùn)行參數(shù)(最佳運(yùn)行參數(shù)——系統(tǒng)達(dá)到最大轉(zhuǎn)換效率時(shí)，所需的外圍工作條件，比如:熱源溫度，熱源流量大小，冷源溫度，冷源流量大小，輸出軸轉(zhuǎn)速，負(fù)荷量等)。只有精確測量后獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，才有可能確保讓整個(gè)系統(tǒng)維持在一個(gè)最佳狀態(tài)下運(yùn)行，獲得最佳轉(zhuǎn)換效率。雖然整個(gè)磁熱系統(tǒng)對外輸出功率大而且穩(wěn)定，但是對于單獨(dú)的一個(gè)磁熱機(jī)單元，所輸出的功率是間歇性的，現(xiàn)有的功率測量設(shè)備根本無法準(zhǔn)確測量出該設(shè)備輸出功率的大小。另外，由于單個(gè)磁熱機(jī)單元的輸出功率很小，而現(xiàn)有的測量設(shè)備一般都只針對大功率恒定的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行測量，直接測量所得到的結(jié)果與真實(shí)值相距甚遠(yuǎn)。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可用于間歇性做功設(shè)備輸出功率的測量方法及系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)的測量方法和系統(tǒng)無法準(zhǔn)確的對輸出功率小、做功間歇性的設(shè)備的輸出功和功率進(jìn)行測量的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量系統(tǒng)，其中，包括待測設(shè)備、動(dòng)力輸出模塊和恒定負(fù)載；所述待測設(shè)備、動(dòng)力輸出模塊均連接恒定負(fù)載，同時(shí)對恒定負(fù)載做功；
還包括時(shí)刻監(jiān)控恒定負(fù)載工作狀態(tài)的監(jiān)測模塊和分別與動(dòng)力輸出模塊和監(jiān)測模塊連接的控制模塊；所述監(jiān)測模塊獲取恒定負(fù)載的工作狀態(tài)變化信息，并將該變化信息放大后發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)恒定負(fù)載的工作狀態(tài)變化信息調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊的輸出功率，使恒定負(fù)載保持恒定的工作狀態(tài)；
還包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別連接待測設(shè)備和動(dòng)力輸出模塊，獲取、記錄并分析待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)力輸出模塊的功率；
還包括顯示模塊，所述顯示模塊顯示數(shù)據(jù)處理模塊的分析結(jié)果。
[0007]所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量系統(tǒng)，其中，所述待測設(shè)備包括磁熱機(jī)，所述動(dòng)力輸出模塊包括電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路，所述恒定負(fù)載包括阻尼電機(jī)；所述磁熱機(jī)、電動(dòng)機(jī)和阻尼電機(jī)通過皮帶或齒輪連接形成可持續(xù)運(yùn)行的動(dòng)力系統(tǒng)；
所述轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊包括轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器接有轉(zhuǎn)速比較放大電路；轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊的轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)檢測阻尼電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，將阻尼電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，并將差異值按比例放大，傳輸給控制模塊；所述控制模塊包括功率電子元件，控制模塊根據(jù)轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊傳送來的轉(zhuǎn)速差異信號，調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊中電動(dòng)機(jī)的輸出功率，使阻尼電機(jī)維持設(shè)定轉(zhuǎn)速不變。
[0008]一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其中，將待測設(shè)備，動(dòng)力輸出模塊，恒定負(fù)載連接在一起形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，并精確維持這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，通過測量動(dòng)力輸出模塊輸出功率的變化量，間接測算出待測設(shè)備的輸出功率；所述測試方法包括以下步驟:
A、動(dòng)力輸出模塊與恒定負(fù)載連接，設(shè)定恒定負(fù)載的恒定工作狀態(tài)；動(dòng)力輸出模塊工作，使恒定負(fù)載達(dá)到并精確保持在設(shè)定的恒定工作狀態(tài)，此時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊記錄動(dòng)力輸出模塊的瞬時(shí)功率Ptl，得出功率Ptl與時(shí)間的圖像；
B、將待測設(shè)備連接恒定負(fù)載，由于待檢測設(shè)備的間歇輸出，對恒定負(fù)載的工作狀態(tài)產(chǎn)生間歇擾動(dòng)，利用監(jiān)測模塊監(jiān)測恒定負(fù)載的工作狀態(tài)，并將恒定負(fù)載的工作狀態(tài)變化信息發(fā)送給控制模塊，控制模塊根`據(jù)該變化信息精確調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊的輸出功率，使恒定負(fù)載保持在設(shè)定的恒定工作狀態(tài)下，數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時(shí)記錄動(dòng)力輸出模塊的瞬時(shí)功率P1，得到功率P1與時(shí)間的圖像；
C、將功率P1-時(shí)間與功率PcT時(shí)間圖像進(jìn)行比較分析，得出待測設(shè)備的功率P?與時(shí)間的圖像；
D、記錄恒定負(fù)載的恒定工作狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)記錄待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；
E、任意改變待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，重復(fù)步驟A、B、C和D;
F、記錄整理待測設(shè)備在不同運(yùn)行參數(shù)下的對應(yīng)輸出功率，得到最佳運(yùn)行參數(shù)組。
[0009]所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其中，所述步驟A中，所述動(dòng)力輸出模塊包括電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路，所述恒定負(fù)載包括阻尼電機(jī)；利用皮帶或齒輪將電動(dòng)機(jī)與阻尼電機(jī)連接，并且設(shè)定阻尼電機(jī)的恒定轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)工作，使阻尼電機(jī)按照設(shè)定的恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；記錄此時(shí)輸入電動(dòng)機(jī)的電流和電壓，計(jì)算得到輸入功率Po，并作輸入功率Po與時(shí)間的圖像。
[0010]所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其中，所述步驟B中，所述待測設(shè)備為磁熱機(jī)，所述監(jiān)測模塊為帶有轉(zhuǎn)速比較放大電路的轉(zhuǎn)速傳感器；利用皮帶或齒輪將磁熱機(jī)、電動(dòng)機(jī)和阻尼電機(jī)組裝在一起，形成可持續(xù)運(yùn)行的動(dòng)力系統(tǒng)；磁熱機(jī)與電動(dòng)機(jī)同時(shí)對阻尼電機(jī)做功，轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測阻尼電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)的恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并將差異放大，監(jiān)測模塊把轉(zhuǎn)速差異信息發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)該信息調(diào)節(jié)輸入電動(dòng)機(jī)的電壓和電流，使阻尼電機(jī)保持在設(shè)定的恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)作。
[0011]所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其中，所述步驟B中，轉(zhuǎn)速傳感器將阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)化成脈沖信號，比較放大電路將當(dāng)前實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化獲得的脈沖信號與預(yù)設(shè)的恒定轉(zhuǎn)速的脈沖信號進(jìn)行比較，并將兩者的差異放大后發(fā)送給控制模塊。
[0012]所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其中，所述步驟B中，記錄輸入電動(dòng)機(jī)的電壓和電流，計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)的功率P1，作P1與時(shí)間的圖像。
[0013]所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其中，所述步驟C中，將P。與P1的曲線顯不在同一功率-時(shí)間坐標(biāo)圖中，對于時(shí)間軸上任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的Ptl與P1的差即為該時(shí)間點(diǎn)上磁熱機(jī)的瞬時(shí)輸出功率P?。
[0014]所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其中，所述步驟D中，記錄阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁熱機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，所述運(yùn)行參數(shù)包括磁熱機(jī)熱源的溫度、熱源流量大小、冷源的溫度、冷源流量大小、軟磁型號、軟磁尺寸和動(dòng)力軸的轉(zhuǎn)速。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過將待測設(shè)備置于一個(gè)可持續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)中，并通過監(jiān)測模塊和控制模塊維持該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)不變，通過測量系統(tǒng)中其他做功設(shè)備的輸出功率的變化，間接的、準(zhǔn)確的得出待測設(shè)備的輸出功率;本發(fā)明提供的最佳參數(shù)測量系統(tǒng)組裝方便、自動(dòng)化程度高，其測量方法簡單實(shí)用，十分適用于一些輸出功率小、輸出狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化大的設(shè)備(如技術(shù)背景中的磁熱機(jī))的參數(shù)測量。由于系統(tǒng)轉(zhuǎn)速始終維持在一定的數(shù)值，其各項(xiàng)阻力都是不變的，也就是說利用本方法進(jìn)行測量，阻力對測量精度的影響為零，測量精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明中系統(tǒng)的模塊圖。
[0017]圖2是本發(fā)明方法的流程圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的模塊圖。
[0019]圖4是實(shí)施例中Ptl與P1的圖像示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]在實(shí)際生產(chǎn)中，存在一些設(shè)備，這些設(shè)備單體輸出功率小，做功過程的動(dòng)態(tài)變化大。利用現(xiàn)有的功率檢測設(shè)備難以直接的對這種設(shè)備的輸出功率進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，并且難以精確的描述其動(dòng)態(tài)特征，因此無從確定設(shè)備的最佳工作參數(shù)(使設(shè)備輸出功率最大，或者讓設(shè)備達(dá)到最高轉(zhuǎn)換效率的設(shè)備運(yùn)行參數(shù))。
[0022]本發(fā)明公開了一種針對這種設(shè)備的輸出功率測量方法及系統(tǒng)，其系統(tǒng)的模塊框圖如圖1所示，包括待測設(shè)備、動(dòng)力輸出模塊和恒定負(fù)載；所述待測設(shè)備、動(dòng)力輸出模塊均連接恒定負(fù)載，同時(shí)對恒定負(fù)載做功；還包括時(shí)刻監(jiān)控恒定負(fù)載的工作狀態(tài)的監(jiān)測模塊和可以依據(jù)監(jiān)測模塊輸出的信號對動(dòng)力輸出模塊進(jìn)行快速調(diào)節(jié)的控制模塊；監(jiān)測模塊獲取恒定負(fù)載的實(shí)際工作狀態(tài)信息(該狀態(tài)信息可以為轉(zhuǎn)速信息、亮度信息、溫度信息等)并把該信息與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)信息(即恒定工作狀態(tài)信息)進(jìn)行比較，將差異值放大后發(fā)送給控制模塊，控制模塊根據(jù)該差異值大小調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊輸送給恒定負(fù)載的功率，使恒定負(fù)載保持設(shè)定的工作狀態(tài)不變；還包括數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊分別連接待測設(shè)備和動(dòng)力輸出模塊，獲取、記錄并分析待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)力輸出模塊的功率；還包括顯示模塊，所述顯示模塊顯示數(shù)據(jù)處理模塊的分析結(jié)果。
[0023]本發(fā)明通過將待測設(shè)備置于一個(gè)可持續(xù)運(yùn)行的、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)中，待測設(shè)備的加入必然導(dǎo)致該系統(tǒng)被擾動(dòng)，由于待測設(shè)備對系統(tǒng)做出的貢獻(xiàn)(做功)必然與系統(tǒng)的變化量存在一個(gè)直接的聯(lián)系，在本系統(tǒng)中，可以理解為待檢測設(shè)備對系統(tǒng)增加的能量，等于動(dòng)力輸出模塊減少輸出的量。由于恒定負(fù)載的工作狀態(tài)始終維持不變，其各項(xiàng)動(dòng)態(tài)阻力都是不變的，也就是說利用本方法進(jìn)行測量，阻力對測量精度的影響為零。通過時(shí)刻維持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，同時(shí)準(zhǔn)確測量動(dòng)力輸出模塊對外輸出的變化量，可以通過計(jì)算間接的得到待測設(shè)備的瞬時(shí)輸出功率，進(jìn)而確定其各項(xiàng)工作參數(shù)，以便于獲取設(shè)備的最佳工作參數(shù)或判斷該設(shè)備是否符合規(guī)格(比如:檢測新生產(chǎn)的單臺(tái)設(shè)備，其轉(zhuǎn)換效率是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn))。 [0024]如圖2所示，是本發(fā)明的方法流程示意圖，包括以下步驟:
A、動(dòng)力輸出模塊與恒定負(fù)載實(shí)現(xiàn)物理連接,設(shè)定恒定負(fù)載的恒定工作狀態(tài)(比如轉(zhuǎn)速2轉(zhuǎn)/分鐘);動(dòng)力輸出模塊啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，使恒定負(fù)載達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速并精確保持在恒定工作狀態(tài)，此時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊記錄動(dòng)力輸出模塊的瞬時(shí)功率Ptl,得出功率Ptl與時(shí)間的圖像；
B、將待測設(shè)備連接恒定負(fù)載，由于待檢測設(shè)備的間歇輸出，對恒定負(fù)載的工作狀態(tài)產(chǎn)生間歇擾動(dòng)，利用監(jiān)測模塊監(jiān)測恒定負(fù)載的工作狀態(tài)，并將恒定負(fù)載的工作狀態(tài)變化信息發(fā)送給控制模塊，控制模塊根據(jù)該變化信息精確調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊的輸出功率，使恒定負(fù)載保持在設(shè)定的恒定工作狀態(tài)下，數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時(shí)記錄動(dòng)力輸出模塊的瞬時(shí)功率P1，得到功率P1與時(shí)間的圖像；
C、將功率P1-時(shí)間與功率PcT時(shí)間圖像進(jìn)行比較分析，得出待測設(shè)備的功率P?與時(shí)間的圖像；
D、記錄恒定負(fù)載的恒定工作狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)記錄待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；
E、任意改變待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，重復(fù)步驟A、B、C和D;
F、記錄整理待測設(shè)備在不同運(yùn)行參數(shù)下的對應(yīng)輸出功率，得到最佳運(yùn)行參數(shù)組(待檢測設(shè)備達(dá)到最大轉(zhuǎn)換效率，或者最大輸出功率的運(yùn)行參數(shù))。
[0025]步驟A中，提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)(動(dòng)力輸出模塊與恒定負(fù)載)，并得出該系統(tǒng)運(yùn)行的工作參數(shù):動(dòng)力輸出模塊輸出功率Ptl使恒定負(fù)載達(dá)到設(shè)定的工作狀態(tài)K (例如達(dá)到設(shè)定的溫度、轉(zhuǎn)速、動(dòng)態(tài)阻力力距大小等)。
[0026]步驟B中，將待測設(shè)備加入該系統(tǒng)中，待測設(shè)備同時(shí)對恒定負(fù)載產(chǎn)生影響。當(dāng)待測設(shè)備不工作時(shí)，恒定負(fù)載的工作狀態(tài)K不變，動(dòng)力輸出模塊輸出功率為Ptl,;當(dāng)待測設(shè)備對恒定負(fù)載做功時(shí)，恒定負(fù)載的工作狀態(tài)K產(chǎn)生細(xì)微的變化，監(jiān)測模塊捕捉該變化信息，將其放大并迅速發(fā)送給控制模塊，控制模塊控制動(dòng)力輸出模塊，使其輸出功率Ptl減少為P1,以維持恒定負(fù)載的工作狀態(tài)K不變。假設(shè)待測設(shè)備的對恒定負(fù)載的輸出功率為P3m，那么必然存在=Pci=PdP3^由于可調(diào)輸出設(shè)備功率可以準(zhǔn)確的測量，那么通過精確的測量動(dòng)力輸出模塊的輸出功率P1即可準(zhǔn)確的得出待測設(shè)備的功率P?。
[0027]步驟C中，可以將Ptl和P1記錄在同一功率-時(shí)間圖像中，利用數(shù)學(xué)計(jì)算得出P?的圖像，以降低誤差，提高準(zhǔn)確性。
[0028]步驟D中，記錄待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)(包括工作環(huán)境參數(shù)、各部件型號尺寸參數(shù)等)，形成待測設(shè)備的固定參數(shù)組，將該固定參數(shù)組與P.圖像對應(yīng)，得出該待測設(shè)備在這固定參數(shù)組下的輸出功率P?。
[0029]步驟E中，通過任意改變固定參數(shù)組中的參數(shù)，再測量？_，得出待測設(shè)備在不同參數(shù)組下的輸出功率P?。
[0030]步驟F中，記錄整理得到的數(shù)據(jù)，形成與該待測設(shè)備對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。
[0031]本發(fā)明的測量方法和系統(tǒng)可以用于對某些新研發(fā)的設(shè)備的輸出功率測量，也可以用于對檢測這類型的新生產(chǎn)的設(shè)備是否符合設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。
[0032]以下，結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0033]實(shí)施例1
本實(shí)施例中的待測設(shè)備為發(fā)明專利一種磁熱系統(tǒng)(申請?zhí)枮?01310321824.4)中的磁熱機(jī)單元(即磁熱機(jī))。該磁熱系統(tǒng)由成千上百個(gè)磁熱機(jī)單元組成，每個(gè)磁熱機(jī)單元通過熱源和冷源交替變化實(shí)現(xiàn)軟磁磁性變化，通過軟磁磁性的變化帶動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對外輸出功率。單個(gè)的磁熱機(jī)單元的動(dòng)力輸出是間歇的(這是由于熱源和冷源是通過熱傳遞的方法實(shí)現(xiàn)軟磁的升溫和 降溫，當(dāng)軟磁溫度達(dá)到某一溫度時(shí)，才可以帶動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度)，其輸出功率很小，利用現(xiàn)有的功率檢測設(shè)備,難以測出其輸出功率:一方面，磁熱機(jī)單元的輸出功率太小，不足以催動(dòng)功率檢測設(shè)備工作；另一方面，磁熱機(jī)單元并非持續(xù)不斷的帶動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其輸出具有間歇性，動(dòng)態(tài)變化大。
[0034]如圖3所示,本實(shí)施例中,待測設(shè)備為磁熱機(jī)(即磁熱機(jī)單元),動(dòng)力輸出模塊包括電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路，恒定負(fù)載包括阻尼電機(jī)；磁熱機(jī)、電動(dòng)機(jī)和阻尼電機(jī)通過皮帶或齒輪連接形成可持續(xù)運(yùn)行的動(dòng)力系統(tǒng)；監(jiān)測模塊為轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器接有轉(zhuǎn)速比較放大電路；控制模塊根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器所檢測得到的阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號的變化調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的功率，使阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持不變。
[0035]本實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)選擇品質(zhì)好、加工精度高的優(yōu)質(zhì)電機(jī)，確保其輸入電能與輸出動(dòng)力具有良好的線性對應(yīng)關(guān)系。
[0036]本實(shí)施例中，磁熱機(jī)的動(dòng)力軸通過單相軸承接入該動(dòng)力系統(tǒng)，保證磁熱機(jī)的動(dòng)力軸對外輸出時(shí)，可以將動(dòng)力傳遞給系統(tǒng)；在磁熱機(jī)不工作時(shí)，不會(huì)對動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生阻力。
[0037]本實(shí)施例中，阻尼電機(jī)有一個(gè)精密優(yōu)質(zhì)的發(fā)電機(jī)和一個(gè)穩(wěn)定的電阻組成，該發(fā)電機(jī)所獲得的機(jī)械能與所轉(zhuǎn)化的電能具有很好的線性關(guān)系。
[0038]本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)速傳感器將發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號。為了確保轉(zhuǎn)速傳感器的靈敏性，可以迅速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)變化，設(shè)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，轉(zhuǎn)速傳感器可獲取得到數(shù)百或數(shù)千個(gè)脈沖信號。實(shí)際應(yīng)用中，可以采用光電式的轉(zhuǎn)速傳感器或者電磁式的轉(zhuǎn)速傳感器。
[0039]本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)速傳感器還連接一個(gè)轉(zhuǎn)速比較放大器，該轉(zhuǎn)速比較放大器可以為常用的信號比較放大電路，用于將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的脈沖信號與設(shè)定的恒定轉(zhuǎn)速對應(yīng)的脈沖信號進(jìn)行比較，得出其變化量(差異信息)將并將該變化量進(jìn)行放大，提高測量的準(zhǔn)確性。
[0040]本實(shí)施例中，控制模塊包括功率電子元件，功率電子元件可以根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化信息對其輸出的電壓和電流(即輸入給電動(dòng)機(jī)的電壓和電流)進(jìn)行精密的微調(diào)。通過微調(diào)該電壓和電流，可以精確的控制電動(dòng)機(jī)的輸出功率，從而使系統(tǒng)重新恢復(fù)動(dòng)態(tài)平衡。[0041]本實(shí)施例中，測量方法的具體步驟如下:
S1、利用皮帶或者齒輪將電動(dòng)機(jī)與阻尼電機(jī)連接，并且設(shè)定阻尼電機(jī)的恒定轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)工作，使阻尼電機(jī)按照設(shè)定的恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；記錄此時(shí)輸入電動(dòng)機(jī)的電流和電壓，計(jì)算得到輸入功率Ptl,并作輸入功率Ptl與時(shí)間的圖像。
[0042]S2、利用皮帶將磁熱機(jī)、電動(dòng)機(jī)和阻尼電機(jī)組裝在一起，形成可持續(xù)運(yùn)行的動(dòng)力系統(tǒng)；磁熱機(jī)與電動(dòng)機(jī)同時(shí)對阻尼電機(jī)做功，轉(zhuǎn)速傳感器將阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速(即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速)信息轉(zhuǎn)化成脈沖信號，經(jīng)轉(zhuǎn)速比較放大器比較后得到轉(zhuǎn)速的差異信息，再將該差異信息放大后發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)差異信息調(diào)節(jié)輸入電動(dòng)機(jī)的電壓和電流，使阻尼電機(jī)保持在設(shè)定的恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)作；記錄輸入電動(dòng)機(jī)的電壓和電流，計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)的功率P1，作P1與時(shí)間的圖像；。
[0043]S3、將Ptl與P1的曲線顯示在同一功率-時(shí)間坐標(biāo)圖中，對于時(shí)間軸上任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的Po與P1的差即為該時(shí)間點(diǎn)上磁熱機(jī)的輸出功率P?。
[0044]S4、記錄阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁熱機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并與P3m對應(yīng)。所述運(yùn)行參數(shù)包括磁熱機(jī)熱源的溫度、熱源流量大小、冷源的溫度、冷源流量大小、軟磁型號、軟磁尺寸和動(dòng)力軸的轉(zhuǎn)速。
[0045]S5、任意變換磁熱機(jī)的運(yùn)行參數(shù)與設(shè)定阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟S1、S2、S3和S4，將得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理備份。
[0046]如圖4所示，是本實(shí)施例在磁熱機(jī)某一具體運(yùn)行參數(shù)下，得到的功率Ptl和P1的圖像。Ptl是不接磁熱機(jī)時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率圖像，為一條平行于X軸的直線(實(shí)際測量中，由于摩擦力等因素，P0的直線會(huì)存在微弱的波動(dòng)，但在同一系統(tǒng)中，摩擦力等外界因素是恒定的，并不影響測量的準(zhǔn)確度)。P1是連接磁熱機(jī)之后的電動(dòng)機(jī)功率圖像，從圖中可以看出，當(dāng)磁熱機(jī)做功時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率隨`著磁熱機(jī)功率的增大而慢慢降低，當(dāng)磁熱機(jī)不做功時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率為Pci (即P1與Ptl重合)。由于磁熱機(jī)是間歇性做功的，因此P1也是間歇性波動(dòng)(圖4是經(jīng)過放大的圖，實(shí)際測量中，由于磁熱機(jī)的功率較小，P1的波動(dòng)不明顯，需要經(jīng)過放大計(jì)算，以保證測量的準(zhǔn)確性)。圖中，陰影部分面積為h時(shí)間內(nèi)磁熱機(jī)做功的大小。
[0047]本實(shí)施例通過將Ptl與P1的曲線顯示在同一功率-時(shí)間坐標(biāo)圖中，對于時(shí)間軸上任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的Ptl與P1的差即為該時(shí)間點(diǎn)上磁熱機(jī)的輸出功率P 或者，直接計(jì)算兩曲線形成的閉合圖像的面積，即可得到磁熱機(jī)的輸出功大小。更直接的，通過任意變化磁熱機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，得到多組圖像，比較各圖像中Po和P1W曲線形成的閉合圖像的面積的大小(面積大說明磁熱機(jī)輸出功大)，即可直接得出使磁熱機(jī)輸出功最大的運(yùn)行參數(shù)。
[0048]實(shí)際應(yīng)用中，可以配置磁熱機(jī)的運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)化更換系統(tǒng)，例如可以配置一個(gè)自動(dòng)的加熱制冷系統(tǒng)，使熱源和冷源達(dá)到設(shè)定的溫度；可以配置軟磁自動(dòng)更換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更換軟磁，改變軟磁的型號、形狀、尺寸等參數(shù)；可以配置動(dòng)力軸轉(zhuǎn)速變化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇磁熱機(jī)軟磁的數(shù)量，以改變動(dòng)力軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速率。同時(shí)，本實(shí)施例中，配置一個(gè)中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對檢測得到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、監(jiān)控和存儲(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述系統(tǒng)的全自動(dòng)化和方便用戶查詢。
[0049]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量系統(tǒng)，其特征在于，包括待測設(shè)備、動(dòng)力輸出模塊和恒定負(fù)載；所述待測設(shè)備、動(dòng)力輸出模塊均連接恒定負(fù)載，同時(shí)對恒定負(fù)載做功； 還包括時(shí)刻監(jiān)控恒定負(fù)載工作狀態(tài)的監(jiān)測模塊和分別與動(dòng)力輸出模塊和監(jiān)測模塊連接的控制模塊；所述監(jiān)測模塊獲取恒定負(fù)載的工作狀態(tài)變化信息，并將該變化信息放大后發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)恒定負(fù)載的工作狀態(tài)變化信息調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊的輸出功率，使恒定負(fù)載保持恒定的工作狀態(tài)； 還包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別連接待測設(shè)備和動(dòng)力輸出模塊，獲取、記錄并分析待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)力輸出模塊的功率； 還包括顯示模塊，所述顯示模塊顯示數(shù)據(jù)處理模塊的分析結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述待測設(shè)備包括磁熱機(jī)，所述動(dòng)力輸出模塊包括電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路，所述恒定負(fù)載包括阻尼電機(jī)；所述磁熱機(jī)、電動(dòng)機(jī)和阻尼電機(jī)通過皮帶或齒輪連接形成可持續(xù)運(yùn)行的動(dòng)力系統(tǒng)； 所述轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊包括轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器接有轉(zhuǎn)速比較放大電路；轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊的轉(zhuǎn)速傳感器實(shí)時(shí)檢測阻尼電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，將阻尼電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，并將差異值按比例放大，傳輸給控制模塊；所述控制模塊包括功率電子元件，控制模塊根據(jù)轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊傳送來的轉(zhuǎn)速差異信號，調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊中電動(dòng)機(jī)的輸出功率，使阻尼電機(jī)維持設(shè)定轉(zhuǎn)速不變。
3.一種用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其特征在于，將待測設(shè)備，動(dòng)力輸出模塊，恒定負(fù)載連接在一起形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，并精確維持這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，通過測量動(dòng)力輸出模塊輸出功率的變化量，間接測算出待測設(shè)備的輸出功率；所述測試方法包括以下步驟: A、動(dòng)力輸出模塊與恒定負(fù)載連接，設(shè)定恒定負(fù)載的恒定工作狀態(tài)；動(dòng)力輸出模塊工作，使恒定負(fù)載達(dá)到并精確保持在設(shè)定的恒定工作狀態(tài)，此時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊記錄動(dòng)力輸出模塊的瞬時(shí)功率Ptl，得出功率Ptl與時(shí)間的圖像； B、將待測設(shè)備連接恒定負(fù)載，由于待檢測設(shè)備的間歇輸出，對恒定負(fù)載的工作狀態(tài)產(chǎn)生間歇擾動(dòng)，利用監(jiān)測模塊監(jiān)測恒定負(fù)載的工作狀態(tài)，并將恒定負(fù)載的工作狀態(tài)變化信息發(fā)送給控制模塊，控制模塊根據(jù)該變化信息精確調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出模塊的輸出功率，使恒定負(fù)載保持在設(shè)定的恒定工作狀態(tài)下，數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時(shí)記錄動(dòng)力輸出模塊的瞬時(shí)功率P1，得到功率P1與時(shí)間的圖像； C、將功率P1-時(shí)間與功率PcT時(shí)間圖像進(jìn)行比較分析，得出待測設(shè)備的功率P?與時(shí)間的圖像； D、記錄恒定負(fù)載的恒定工作狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)記錄待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)； E、任意改變待測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，重復(fù)步驟A、B、C和D; F、記錄整理待測設(shè)備在不同運(yùn)行參數(shù)下的對應(yīng)輸出功率，得到最佳運(yùn)行參數(shù)組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其特征在于，所述步驟A中，所述動(dòng)力輸出模塊包括電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路，所述恒定負(fù)載包括阻尼電機(jī)；利用皮帶或齒輪將電動(dòng)機(jī)與阻尼電機(jī)連接，并且設(shè)定阻尼電機(jī)的恒定轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)工作，使阻尼電機(jī)按照設(shè)定的恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；記錄此時(shí)輸入電動(dòng)機(jī)的電流和電壓，計(jì)算得到輸入功率Po，并作輸入功率Po與時(shí)間的圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其特征在于，所述步驟B中，所述待測設(shè)備為磁熱機(jī)，所述監(jiān)測模塊為帶有轉(zhuǎn)速比較放大電路的轉(zhuǎn)速傳感器；利用皮帶或齒輪將磁熱機(jī)、電動(dòng)機(jī)和阻尼電機(jī)組裝在一起，形成可持續(xù)運(yùn)行的動(dòng)力系統(tǒng)；磁熱機(jī)與電動(dòng)機(jī)同時(shí)對阻尼電機(jī)做功，轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測阻尼電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)的恒定轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并將差異放大，監(jiān)測模塊把轉(zhuǎn)速差異信息發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)該信息調(diào)節(jié)輸入電動(dòng)機(jī)的電壓和電流，使阻尼電機(jī)保持在設(shè)定的恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其特征在于，所述步驟B中，轉(zhuǎn)速傳感器將阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)化成脈沖信號，比較放大電路將當(dāng)前實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化獲得的脈沖信號與預(yù)設(shè)的恒定轉(zhuǎn)速的脈沖信號進(jìn)行比較，并將兩者的差異放大后發(fā)送給控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其特征在于，所述步驟B中，記錄輸入電動(dòng)機(jī)的電壓和電流，計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)的功率P1,作P1與時(shí)間的圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其特征在于，所述步驟C中，將 Ptl與P1的曲線顯示在同一功率-時(shí)間坐標(biāo)圖中，對于時(shí)間軸上任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的Ptl與P1的差即為該時(shí)間點(diǎn)上磁熱機(jī)的瞬時(shí)輸出功率P?。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于間歇性做功設(shè)備輸出功率值的測量方法，其特征在于，所述步驟D中，記錄阻尼電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁熱機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，所述運(yùn)行參數(shù)包括磁熱機(jī)熱源的溫度、熱源流量大小、冷源的溫度、冷源流量大小、軟磁型號、軟磁尺寸和動(dòng)力軸的轉(zhuǎn)速。
【文檔編號】G01L3/24GK103759870SQ201410029341
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】趙天安, 龍克文, 陳勇勝, 顏天寶 申請人:佛山市川東磁電股份有限公司