專利名稱：一種基于dsp的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染診斷方法
—種基于DSP的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染診斷方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于DSP的介質(zhì)污 染在線診斷方法。
背景技術(shù)：
隨著液壓系統(tǒng)硬件設(shè)備的大幅度技術(shù)改進(jìn)，當(dāng)前液壓系統(tǒng)所帶來的故障檢測(cè)診斷 與處理卻主要還停留在以傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)維修和采樣檢測(cè)為主的階段，雖然有些現(xiàn)代診斷 技術(shù)以及人工智能診斷法(詳見蔣威、高岑和論文液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)綜述)如專家系 統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、故障樹分析法等有了更深層次的發(fā)展和應(yīng)用，但這些故障診斷系統(tǒng)在工程實(shí) 踐應(yīng)用上仍然不能滿足便利性，可操作性，實(shí)用性，實(shí)時(shí)性等客觀要求。這些診斷技術(shù)仍然 在很大程度上停留在模型檢測(cè)與仿真開發(fā)層面上，而且造價(jià)昂貴，普及率低，不能滿足工程 實(shí)際實(shí)時(shí)診斷監(jiān)測(cè)與處理的要求，具有嚴(yán)重的滯后性，這在一定程度上降低了生產(chǎn)效率，更 需一提的是，通過液壓介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)分析來診斷液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)等級(jí)在國內(nèi)仍鮮于應(yīng) 用。
液壓系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因70%源自液壓油的污染所造成，因此對(duì)于液壓油的在線 檢測(cè)診斷與處理技術(shù)便具有了很強(qiáng)的工程實(shí)用意義。由于目前國內(nèi)前沿液壓故障診斷技術(shù) 集中在液壓泵，馬達(dá)和缸體的故障研究上，很少有對(duì)液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染進(jìn)行詳細(xì)深入的研 究?；诖耍环N基于DSP的介質(zhì)污染在線診斷系統(tǒng)的研究與開發(fā)便具有了很強(qiáng)的理論意 義和工程價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的設(shè)計(jì)一種基于DSP檢測(cè)由介質(zhì)污染引起液壓系統(tǒng)故障的方法來實(shí) 現(xiàn)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障機(jī)理的研究。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于DSP檢測(cè)由介質(zhì)污染引起 液壓系統(tǒng)故障的方法。其內(nèi)容如下
第一步，基于DSP的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染在線診斷方法，整個(gè)診斷系統(tǒng)包 括信息獲取系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、人機(jī)交互顯示界面。其中信息獲取系統(tǒng)通過各種傳感器直 接與液壓工作介質(zhì)相連接，從而獲取所要求得物理參數(shù)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)把傳輸來 的物理參數(shù)通過放大電路，濾波和信號(hào)轉(zhuǎn)化等技術(shù)形成模擬信號(hào)，模擬信號(hào)通過A/D模數(shù) 轉(zhuǎn)換經(jīng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(數(shù)字信號(hào)處理)DSP處理器通過CAN總線傳輸給 人機(jī)交互系統(tǒng)。
第二步，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)采用面向數(shù)字，運(yùn)動(dòng)控制的TMS320C24C54X芯片。
第三步，各種靈敏度高的傳感器包括溫度傳感器以檢測(cè)油液溫度變化；黏度傳感 器以檢測(cè)油液的黏度系數(shù)；密度傳感器以檢測(cè)油液密度變化；流量傳感器以檢測(cè)各個(gè)進(jìn)出 油口的油液流量。
第四步，液壓回路系統(tǒng)采用均布式傳感器安置方式，各個(gè)安置點(diǎn)的傳感器都是采用集成塊系統(tǒng)以簡(jiǎn)化系統(tǒng)布線方式。
本發(fā)明有如下有益效果
采用基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理速度、精度的先進(jìn)水平，滿足工程 實(shí)際需求。
選取靈敏度高的溫度傳感器、黏度傳感器、密度傳感器和流量傳感器均布液壓系 統(tǒng)回路確保了對(duì)油液介質(zhì)必備參數(shù)的提取，保證了能夠全面綜合和有效地對(duì)液壓介質(zhì)進(jìn)行 定性分析，提高了檢測(cè)診斷精度和可信度。
本發(fā)明主要是打破了傳統(tǒng)介質(zhì)診斷的離線分析法，該方法具有明顯的操作不便， 耗時(shí)費(fèi)力，診斷精度低、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等缺陷；而采用在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷方法實(shí)現(xiàn)故障的人機(jī) 交互，提早預(yù)防液壓系統(tǒng)的崩潰，無論對(duì)設(shè)備本身還是對(duì)操作工人都降低了危險(xiǎn)系數(shù)，值得 推廣。


本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下具體實(shí)施方式
及其附圖給出。
圖1是介質(zhì)污染在線診斷系統(tǒng)的框圖2是液壓回路傳感器位置布置圖3是故障診斷分析圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)一種基于DSP的介質(zhì)污染診斷方法進(jìn)行詳細(xì)解釋說明。
如圖1所示，本發(fā)明是基于DSP的液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染在線診斷方法，整個(gè)診斷系統(tǒng) 包括信息獲取系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、人機(jī)交互顯示界面。其中信息獲取系統(tǒng)通過各種傳感器 直接與液壓工作介質(zhì)相連接，從而獲取所要求得物理參數(shù)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)把傳輸 來的物理參數(shù)通過放大電路，濾波和信號(hào)轉(zhuǎn)化等技術(shù)形成模擬信號(hào)，模擬信號(hào)通過A/D模 數(shù)轉(zhuǎn)換經(jīng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)通過CAN總線傳輸給人 機(jī)交互系統(tǒng)。
數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)采用面向數(shù)字，運(yùn)動(dòng)控制的TMS320C24C54X芯片。由于這 種芯片運(yùn)算速度快，運(yùn)算精度高，工程實(shí)踐中造價(jià)廉，故得以廣泛應(yīng)用。
各種靈敏度高的傳感器包括溫度傳感器以檢測(cè)油液溫度變化；黏度傳感器以檢測(cè) 油液的黏度系數(shù)；密度傳感器以檢測(cè)油液密度變化；流量傳感器以檢測(cè)各個(gè)進(jìn)出油口的油 液流量。這四種類型傳感器采用集成式結(jié)構(gòu)組合在一起對(duì)同一位置進(jìn)行四項(xiàng)參數(shù)并行測(cè)試 與檢測(cè)。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如圖2示，在液壓回路1、2、3、4的位置上均布傳感器集成塊， 基于以下目的考慮1、確保整個(gè)回路的各部分液壓介質(zhì)都能受到傳感器的感應(yīng)與監(jiān)測(cè)，以 保證檢測(cè)比較全面，從而能夠?qū)z測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，并同理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以發(fā)現(xiàn) 液壓介質(zhì)的當(dāng)前性質(zhì)狀態(tài)，進(jìn)一步斷定液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性與否；2、位置I正處液壓泵與換 向閥之間，工作介質(zhì)通過第一道關(guān)卡即泵的進(jìn)出油口，這是采集油液各種參數(shù)進(jìn)行分析更 趨向于能夠檢測(cè)診斷液壓泵的工作狀態(tài)；3、同理位置2位于閥和缸體之間，能通過檢測(cè)到 的數(shù)據(jù)同位置I處數(shù)據(jù)對(duì)比從而分析方向閥的運(yùn)行性能；4、位置3同位置2相對(duì)，兩組數(shù)據(jù)有很強(qiáng)的對(duì)比性，從而可知缸體工作狀態(tài)；5、位置4是回油管道，油液經(jīng)過了整個(gè)液壓系統(tǒng)通過傳感器集成塊4回流油箱，這是集成塊4檢測(cè)的一組數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有綜合性。由此分析可知，集成塊分布位置恰當(dāng)合理。附圖3所示為液壓故障診斷分析圖，主要是通過實(shí)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比得出診斷結(jié)果。A、B、C、D四組傳感器產(chǎn)生的四組檢測(cè)值將與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，規(guī)定對(duì)比值超過理論安全區(qū)間時(shí)產(chǎn)生危險(xiǎn)度等級(jí)，系統(tǒng)將自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警以提示操作人員或自動(dòng)停機(jī)以保護(hù)機(jī)械設(shè)備，待檢修完畢后可重新啟動(dòng)工作。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于DSP的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染在線診斷方法，其特征在于整個(gè)診斷系統(tǒng)包括信息獲取系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、人機(jī)交互顯示界面。其中信息獲取系統(tǒng)通過各種傳感器直接與液壓工作介質(zhì)相連接，從而獲取所要求得物理參數(shù)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)把傳輸來的物理參數(shù)通過放大電路，濾波和信號(hào)轉(zhuǎn)化等技術(shù)形成模擬信號(hào)，模擬信號(hào)通過A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換經(jīng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(數(shù)字信號(hào)處理)DSP處理器通過CAN總線傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染在線診斷方法， 其特征在于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)采用面向數(shù)字，運(yùn)動(dòng)控制的TMS320C24C54x芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染診斷方法，其特征在于各種靈敏度高的傳感器包括溫度傳感器以檢測(cè)油液溫度變化；黏度傳感器以檢測(cè)油液的黏度系數(shù)；密度傳感器以檢測(cè)油液密度變化；流量傳感器以檢測(cè)各個(gè)進(jìn)出油口的油液流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染在線診斷方法， 其特征在于液壓回路系統(tǒng)采用均布式傳感器安置方式，各個(gè)安置點(diǎn)的傳感器都是采用集成塊系統(tǒng)以簡(jiǎn)化系統(tǒng)布線方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于DSP的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)介質(zhì)污染診斷方法。所述的診斷方法主要包括三個(gè)主要系統(tǒng)信息獲取系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、人機(jī)交互顯示系統(tǒng)。其中信息獲取系統(tǒng)主要包括獲取各種介質(zhì)油液參數(shù)的傳感器；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要是A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和DSP信號(hào)處理器；人機(jī)交互系統(tǒng)主要包括參數(shù)狀態(tài)模塊和診斷結(jié)果模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊。本發(fā)明通過DSP檢測(cè)液壓系統(tǒng)中的介質(zhì)污染，進(jìn)而對(duì)液壓故障進(jìn)行診斷，快速可靠，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01D21/02GK103033215SQ20111029120
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者王世明, 雷道濤, 馬利娜, 劉銀, 汪亞南 申請(qǐng)人:上海海洋大學(xué)