工程機(jī)械液壓系統(tǒng)檢測傳感器的設(shè)計(jì)

1、文章編號：1006883X(2005)060023004工程機(jī)械液壓系統(tǒng)檢測傳感器的設(shè)計(jì)袁建虎李凡顯洪津摘要：摘要：介紹工程機(jī)械液壓系統(tǒng)檢測傳感器的構(gòu)成及三位一體的設(shè)計(jì)方法，分析其組成部分的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能特點(diǎn)。該傳感器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)對流量、壓力、溫度等性能參數(shù)同點(diǎn)、同時(shí)、高精度的測量。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：傳感器；三位一體；設(shè)計(jì)中圖分類號：中圖分類號：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B一、引言一、引言工程機(jī)械液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷對

2、檢測儀的要求，主要是在不拆卸或盡量少拆卸液壓系統(tǒng)的情況下，采用有效的測試方法，迅速簡便地檢查液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度等參數(shù)。傳統(tǒng)測量方法要將流量、壓力、溫度分別測量，可傳感器即便有較高的精度，仍有相當(dāng)難以克服的問題，比如：三種傳感器的物理安裝位置始終存在著差別，所測出的流量、壓力、溫度不是同一測點(diǎn)的數(shù)值，距離測試模型的同點(diǎn)、同時(shí)、適時(shí)測量有很大的差距；其次，由于三種傳感器同時(shí)接入，接入過程中會引起過多泄漏，影響測試的準(zhǔn)確性和液壓系統(tǒng)性

3、能，增加了測試的復(fù)雜性。為克服上述缺點(diǎn)，本文提出了將三種傳感器集成的設(shè)計(jì)思想，即將渦輪流量傳感器、硅壓阻式壓力傳感器和鉑熱電阻傳感器有機(jī)結(jié)合，巧妙的安裝在一起，做成三位一體傳感器，并增加信號接口電路對其輸出信號進(jìn)行預(yù)處理，輸出反映流量、壓力和溫度的數(shù)字信號。二、三位一體傳感器的構(gòu)成及工作原理二、三位一體傳感器的構(gòu)成及工作原理根據(jù)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的測試要求，流量傳感器選用測量范圍為12Lmin~350Lmin的渦輪流量傳感器，壓力傳感器采

4、用壓力范圍為0MPa~40MPa硅壓阻式壓力傳感器，溫度傳感器采用溫度范圍為0℃~150℃的鉑熱電阻傳感器，并增加信號接口電路對傳感器輸出信號進(jìn)行處理。1、渦輪流量傳感器薄膜電阻：R1=R2=R3=R4在設(shè)計(jì)上，壓力傳感器采用SENSYM公司的硅壓阻式壓力傳感器，該傳感器已將檢測電阻組成的橋路、溫度補(bǔ)償電路、電壓放大器和VI電路集成在一起。電橋檢測出電阻值的變化，經(jīng)差分放大后，再經(jīng)過VI變換成電流信號。該電流信號通過非線性矯正環(huán)路的補(bǔ)償

5、，輸出4mA~20mA的電流信號，信號大小與液體壓力成線性關(guān)系。這種采用了溫度補(bǔ)償和差動放大電路的集成壓力傳感器，溫度漂移和零位漂移幾乎為零，且輸出信號大，響應(yīng)速度快，適于液壓系統(tǒng)壓力測量的需要。傳感器外形結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，適合集成使用，電路原理圖如圖3所示。3溫度傳感器溫度傳感器采用鉑熱電阻溫度傳感器Pt100，此傳感器穩(wěn)定性好，溫度范圍0℃~150℃，精度高，適合液壓系統(tǒng)中溫度測量的需要；且結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，適于集成使用。三、信號接

6、口電路三、信號接口電路信號接口電路由IV變換電路、電橋變換電路和AD轉(zhuǎn)換電路組成，原理圖如圖4所示。將流量、壓力、溫度信號經(jīng)接口電路處理后輸出數(shù)字信號。渦輪流量傳感器輸出的反映流速的脈沖頻率信號；壓力傳感器輸出的為4mA~20mA電流信號，經(jīng)IV變換后，得到反映液體壓力大小的電壓信號Vp，電路如圖5所示。溫度傳感器輸出的信號經(jīng)電橋變換、放大得到反映溫度大小的信號VT，電路如圖6所示。再將壓力信號、溫度信號送入雙積分AD轉(zhuǎn)換器MC1443

7、3，MC14433的功能是將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為與模擬電壓成正比的積分時(shí)間T，然后用數(shù)字脈沖計(jì)時(shí)方法轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖，再將計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字輸出。這樣，三位一體傳感器輸出反映流量、壓力、溫度大小的數(shù)字信號。四、三位一體傳感器的設(shè)計(jì)四、三位一體傳感器的設(shè)計(jì)為克服三種傳感器分別接入液壓管路造成的泄漏、工作效率低和測試精度低等問題，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)中流量、壓力、溫度的同時(shí)、同點(diǎn)、高精度測量。利用渦輪流量傳感器殼體有一定的尺寸、硅壓阻式壓力傳

8、感器和鉑熱電阻傳感器外形結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小的特點(diǎn)，以渦輪流量傳感器的殼體作為支撐平臺，殼體上預(yù)留壓力傳感器和溫度傳感器的接入口，分別將壓力傳感器和溫度傳感器安裝在接入口處，密封；將各傳感器的輸出端接入信號接口電路，實(shí)現(xiàn)三個(gè)傳感器的一體化。結(jié)構(gòu)如圖7所示。五、結(jié)論五、結(jié)論在流量傳感器的主體上同時(shí)安裝三種傳感器并對各傳感器的輸出信號進(jìn)行變換、處理，實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)中流量、壓力、溫度等參數(shù)的同時(shí)、同點(diǎn)測量，避免了多傳感器接入帶來的泄漏，既方便了測