汽车起重机用油压传感器检测技术

江苏徐州重型机械有限公司 江苏徐州 221004

油压传感器是汽车起重机液压油压力检测装置,在汽车起重机［1］工作过程中检测液压系统油液压力的变动情况,是汽车起重机工作中安全监控的重要组成部分。随着汽车起重机向大型化、多功能、智能化方向的发展,对于安全作业的监控越来越多,油压传感器［2］在汽车起重机上的使用数量也逐渐增加,对安全作业的影响也越来越明显。

汽车起重机工作环境恶劣,对油压传感器的影响以外界环境侵蚀,主要是风沙、油污、雨水腐蚀为主,工作环境温度在零下30多摄氏度到50摄氏度。目前,没有专门为汽车起重机开发的油压传感器,也没有专用于汽车起重机用油压传感器的检测技术,常用的检测方法是以国标《GBT15478-1995 压力传感器国标》［3］为指导进行的。GBT15478-1995标准是对压力传感器的通用标准,针对汽车起重机用油压传感器应用中的这些特点,该标准难以具体指导汽车起重机用油压传感器的检测。合理的检测汽车起重机用油压传感器的性能直接影响到汽车起重机产品安全性能的保障能力,本文结合汽车起重机的特点,结合其对油压传感器的要求,形成专门用于汽车起重机用油压传感器的检测技术,用于完成对该类油压传感器的检测和校对,严格衡量其技术性能,保障汽车起重机整车作业安全性。

1 概述

本文中的检测技术主要包含三个部分:静态性能检测方法及其指标计算方法;高低性能检测方法及其计算方法,数据处理人机界面。其中根据汽车起重机对油压传感器使用的具体要求,本文专门设计静态性能检测指标计算方法。

2 静态性能

静态性能主要考察油压传感器的零点输出特性、满量程输出特性、迟滞性能、重复性、精确度、灵敏度。

2.1 静态特性检测系统

静态特性检测系统硬件设备如下所示,外部环境为室温20℃±2℃,相对湿度60%～70%,大气压力86～106KPa。汽车起重机用油压传感器量程为0～400bar,因此标准油源提供压力源为0～800bar,设备说明具体如下:

(1)标准压力源,提供0～800bar的标准压力,精度高于0.01级;

(2)采集设备,给传感器提供工作激励电源24VDC,采集精度16位,采样频率高于200Hz,具有显示采集数据和记录的功能的采集设备。

图1 静态特性检测系统

2.2 静态性能检测方法及指标计算方法

2.2.1 零点输出Y0

标准压力源输出为0.00bar时,被测传感器的输出值标记为零点,重复进行三次。

2.2.2 满量程输出 YF·S

标准压力源为0.00bar时保持1s,记录传感器的输出值标记为下限值;标准压力源为400.00bar时保持1s,记录传感器的输出值标记为上限值。试验进行三次。

满量程输出YF·S计算方法:式中:H、L分别为检测上下限的平均值。

2.2.3 迟滞

迟滞ξH定义为在同一试验点当被测量值和减少时输出中出现的最大差值。

YF·S——满量程输出值。

标准压力源在下表每个检测点停顿1s,记录被试传感器的读数,进行三个循环。

2.2.4 重复性

表1 标准压力源正反行程测试点表

同一试验员,标准压力源在表1每个试验点停顿1s,记录被试传感器的读数,进行三个循环。

重复性ξR的计算方法:对同一被测量值进行多次连续测量所得结果之间的符合程度,计算方法如下:

正行程标准偏差SUi为:

反行程标准偏差SDi为:

标准偏S差:

重复性ξR为:

式中:YUij——正行程第i点第j次的读数值,i取值为1,2…11;j=1,2,3;

YDij——反行程第i点第j次的读数值,i取值为1,2…11;j=1,2,3;

n——为重复检测次数,取值为3,

m——检测点数量,数量为11,

ε——根据经验值,本文选取2

2.2.5 精确度ξ

同一试验员,标准压力源在表1每个试验点停顿1秒,记录被试传感器的读数,进行三个循环。

精确度ξ的计算方法:

δ——被测传感器显示值与标准压力源的差值绝对值

YF·S——满量程值

2.2.6 灵敏度S

同一试验员,操作标准压力源从开始值加压到停止值,记录被测传感器在这个过程的增量。

标准压力源的开始值和停止值如下表所示,进行三个循环。

表2 标准压力源开始值和停止值

灵敏度S计算方法如下:

式中:△f——输出量的增量

△p——输入量的增量

f1,f2——输出量变化前、后的值;

p1,p2——输出量变化前、后的值。

3 高低温检测

3.1 高低温特性检测系统

硬件设备如下所示:

(1)标准压力源,提供0～800bar的标准压力,精度高于0.01级;

(2)采集设备,给传感器提供工作激励电源24VDC,采集精度16位,采样频率高于200Hz,具有显示采集数据和记录的功能的采集设备;

(3)高低温交变湿热试验台,提供-40℃～100℃的试验环境。

3.2 高低温性能检测方法

根据汽车起重机的作业环境,结合油压传感器的性能特点,高低温检测选定三个温度点:-40℃(用于检测极寒工作条件下的工作性能),-20℃,85℃。

图2 高低温检测系统

每次检测标准压力源在表1每个检测点停顿1s,记录被检测油压传感器的读数,进行三个循环。按照如下检测流程进行检测:

3.3 高低温性能参数

根据汽车起重机对油压传感器的使用要求,选用以下性能用于考察油压传感器高低温性能:

(1)热零点漂移α:

图3 高低温检测流程

式中:t1——试验前室温温度;

t2——试验前室温温度;

YF·S（t1）——在室温t1温度时,传感器满量程读数的平均值。

(2)热灵敏度漂移β:

式中:

(3)热零点滞后αH:

式中:

(4)热灵敏度滞后βH:

式中:

(5)基本性能

使用-40℃,-20℃,85℃的检测数据按照2.2的指标计算方法分别计算各个温区的静态基本性能。

4 数据处理人机界面

对性能检测后将出现大量数据,从上述章节能看出指标的计算也较为复杂,基于 labview［4］［5］完成油压传感器检测数据处理的人机界面,主要包含数据导入,数据处理和计算模块,数据操作模块,指标结果显示模块,指标结果存储模块。人机界面如下图所示:

图4 数据处理人机界面图

只需要将检测数据导入人机界面,根据需要点击相应的指标数据处理按钮就可以获得结果。

5 总结

本文从汽车起重机对油压传感器使用的具体要求出发,设计其专用的性能检测方法。检测方法易于实施,操作简便,设计合理,能全面真实的反应油压传感器的具体性能;检测性能指标的计算方法在基于长期实践的基础上总结获得,计算方式简洁,易实现;设计指标处理人机界面进一步简化检测工作,数据处理标准化,提升检测效率。本文中的检测方法已经应用于汽车起重机油压传感器的检测中,获得了良好的效果。