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1、58液压与气动2005年第7期液压系统压力及流量非接触测量方法的研究与进展王玉,刘东升StudyandProgressonNoninvasiveMeasurementforFlowandPressureofHydraulicSystemWANGYu,LIUDongsheng(军械工程学院导弹工程系,河北石家庄050003)摘要:对液压系统的主要工作参数如温度、压力、流量等进行非接触测量有助于获得多个临时检测部位的工作参数,该文对液压系统流量和压力进行非接触测量的方法进行了研究,讨论了各种方法的技术特点和各自的局限性,为液压
2、系统状态参数非接触测量方法的选择提供了的参考。关键词:液压系统;非接触测量;压力;流量;超声波中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:10004858(2005)07005804引言接触测量。液压系统由于具备比功率大、运行平稳和可无级11基于超声波的测量方法调速等优点,已成为自动化设备中的重要组成部分,同超声波在流体中传播时会载上流体流速的信息,时对液压系统的可靠性要求也越来越高,常常需要对因此,通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速[1]、[2]液压系统状态参数进行监测。由于测量管道内部参数信息,进而可换算成流量
3、。困难,有些设备的液压系统在关键点设有测量压力、流根据检测的方式不同,超声波流量测量可分为传量的仪表或留有检测口,但这类测量点数量是有限的,播速度差法(包括:直接时差法、时差法、相位差法、频要靠有限的几个点的参数来分析整个液压系统的状态差法)、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同是非常困难的。随着新型传感器的不断涌现和采用不方法。其中时差法的工作原理是:利用图1中安装在同的测量原理,在不改变原系统工作状态的前提下,可被测流体管壁外的由控制器控制交替作为发射器和接对液压系统的主要工作参数如温度、压力、流量等进行收器的压电换能器TR1
4、、TR2组成声波传播通道,顺、非接触测量(也有文献称为非插入测量、管外测量),这逆流方向发射超声波的传播时间分别为t1、t2:有助于获得多个临时检测部位的工作参数,进而对液压系统的工作状态进行全面分析和快速故障定位。1液压系统流量的非接触测量液压系统内流量的变化可以反映系统容积效率的变化,而容积效率的变化又反映了系统内元件的磨损与泄漏情况。可以通过监测重要元件流量变化状况达到对系统及元件的容积效率及元件磨损状况的监视目1、2换能器TR1、TR23管壁的。传统的测量方法是通过与被测流体直接接触的检图1时差超声波测流量原理图D/s
5、in测元件来直接感知流量信号,基于此种测量方法的流t1=(1)C+vcos量计如叶轮式流量计等都是插入式安装,一般只能实D/sin现定点测量,如果是为了检测液压系统状态而临时使t2=C-vcos(2)用,需要使系统停止工作并且对系统进行拆装,这必然会破坏系统的密封性,扰乱系统流场,因而这类传统仪收稿日期:20050110表在使用上受到一定程度的限制,所以需要研究新的作者简介:王玉(1979),男,河北定州人,助理工程师,硕传感器或者新的测量方法来实现对液压系统流量的非士,主要从事非电量检测方面的研究工作。2005年第7
6、期液压与气动59时差2Dvcott=t2-t1=222(3)C-vcos由于C>>v,所以2Dvcott=t2-t1=2(4)C即可求出流速图2基于热学原理的流量非接触测量2tv=Ctan(5)2D最终得到流量。进而求得流量此方法只是处在理论探索和实验阶段。由于流体2Q=D2v=tDCtan(6)的物理性质(密度,比热等)、管道的物理性质及几何尺48寸、传感器的位置等因素度对测量结果都有一定的影但因时差t很小,故采用回呜技术加大声程,以增大响,所以在应用于液压系统流量的测量时,油液和液压时差,当TR2发射的超声波脉
7、冲逆流经流体被TR1接管道本身的特性、加热环和温度传感器的安装位置也收到时,立即使发射回路再次发射,形成回呜循环,同是必须考虑的因素,因此此种方法还有待于深入研究时在计数器内计数,当计数到预置数N时,控制收发和突破。切换装置转换成TR1顺流发射,TR2接收形成顺流回2液压系统压力的非接触测量呜循环,亦重复N次,这样得到的2个时差比原来的[3]液压系统压力测量仪表经历了机械式、数字式和时差增大了N倍,从而提高了测量精度。其他如多智能化3个发展阶段,其共同特征是感压元件必须和普勒法、波束偏移法等大都与此原理类似。[5]液体介质相接触,以便
8、直接反映压力。当这些传统与传统的测流方法相比超声波测流量法有以下优的接触式压力测试仪表用于液压系统的定量监测与故点:不破坏流场,没有压力损失,不影响管道的正常工障诊断时,就需要由检测口插入压力油管才能实施检
