一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于液壓系統(tǒng)通過封閉管道內(nèi)的受壓介質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和傳遞，使得液壓系統(tǒng)的故障具有隱蔽性、多樣性、不確定性和因果關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，就可能造成巨大的人員損失和經(jīng)濟(jì)損失。健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)是故障診斷的前提，其中，通過傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備獲得的系統(tǒng)狀態(tài)信息是實(shí)現(xiàn)故障診斷的基礎(chǔ)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，液壓系統(tǒng)通常采用機(jī)電式傳感器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，這種方式在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，但是，這種方式中，由于機(jī)電式傳感器體積大，占用較大位置，使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常的龐大，并且每個(gè)傳感器都需要至少布設(shè)四根線纜，布線復(fù)雜，且布線后整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量比較大，加上機(jī)電傳感器比較容易受到電磁干擾，測(cè)量結(jié)果精確度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和健康評(píng)估模塊；
[0007]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于激發(fā)產(chǎn)生光信號(hào)，并將光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集模塊，還用于接收經(jīng)過所述待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；
[0008]所述數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置在待測(cè)液壓系統(tǒng)中，用于接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的光信號(hào)，并將經(jīng)過所述待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊；
[0009]所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊用于接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，讀取監(jiān)測(cè)參數(shù)值并實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將監(jiān)測(cè)參數(shù)值發(fā)送至所述健康評(píng)估模塊；
[0010]所述健康評(píng)估模塊用于讀取服務(wù)器中存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)庫，并將所述監(jiān)測(cè)參數(shù)值與所述參考數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值比較，并根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告。
[0011]依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)方法，包括:
[0012]步驟1:建立待測(cè)液壓系統(tǒng)模型，選定監(jiān)測(cè)參數(shù)，并根據(jù)所述監(jiān)測(cè)參數(shù)在待測(cè)液壓系統(tǒng)模型中布設(shè)對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)；
[0013]步驟2:將數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置在所述待測(cè)液壓系統(tǒng)模型中對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)處；
[0014]步驟3:所述數(shù)據(jù)處理模塊激發(fā)產(chǎn)生光信號(hào)并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集模塊；
[0015]步驟4:所述數(shù)據(jù)采集模塊接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的光信號(hào)，并將經(jīng)過待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊；
[0016]步驟5:所述數(shù)據(jù)處理模塊接收經(jīng)過所述待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；
[0017]步驟6:根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)讀取對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)值，并將其與參考數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值比較，并根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種液壓系統(tǒng)在線檢測(cè)系統(tǒng)及方法，克服了傳統(tǒng)方式中通過機(jī)電式傳感器檢測(cè)容易受到電磁干擾、布線復(fù)雜、線纜繁重的缺陷，通過數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)待測(cè)液壓系統(tǒng)的檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重量比較輕，穩(wěn)定性比較好，不容易受到電磁干擾，監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，并自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告，滿足了液壓系統(tǒng)智能監(jiān)控和健康診斷的迫切需求，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自主式保障檢測(cè)，降低使用和保障費(fèi)用。另外，通過光纜進(jìn)行光信號(hào)傳輸，傳輸帶寬比較寬，傳輸效率較高。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明中待測(cè)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)方法流程示意圖。
[0022]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0023]1、栗出口，2、栗入口，3、回油口;
[0024]101、液壓栗，102、作動(dòng)器，103、油箱，104、閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0026]本發(fā)明中，待測(cè)液壓系統(tǒng)主要由液壓栗101、作動(dòng)器102、油箱103和閥門104通過管路連接而成，如圖1所示，下面以此為模型對(duì)其進(jìn)行構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。
[0027]實(shí)施例一、一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，下面將結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明的一種液壓在線檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]如圖2所示，一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和健康評(píng)估模塊。
[0029]其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于激發(fā)產(chǎn)生光信號(hào)，并將光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集模塊，還用于接收經(jīng)過所述待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊。本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括電源單元，所述電源單元用于將外接電源進(jìn)行降壓處理并為所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和健康評(píng)估模塊提供電源。
[0030]所述數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置在待測(cè)液壓系統(tǒng)中，用于接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的光信號(hào)，并將經(jīng)過所述待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊。
[0031 ]所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊用于接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，讀取監(jiān)測(cè)參數(shù)值并實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將監(jiān)測(cè)參數(shù)值發(fā)送至所述健康評(píng)估模塊。
[0032]所述健康評(píng)估模塊用于讀取服務(wù)器中存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)庫，并將所述監(jiān)測(cè)參數(shù)值與所述參考數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值比較，并根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)報(bào)告。
[0033]本實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)參數(shù)值包括液壓壓力、液壓油溫度、液壓管路應(yīng)變、液壓栗流量和液壓栗的振動(dòng)加速度，所述數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)應(yīng)包括分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接的光纖壓力傳感器、光纖應(yīng)變傳感器、光纖流量傳感器和光纖振動(dòng)傳感器，分別用于接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的光信號(hào)，并將經(jīng)過所述待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊。這里，光纖傳感器的信號(hào)主要是以光的相位、波長(zhǎng)、強(qiáng)度為作用載體，通過光纜傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)處理模塊。
[0034]具體地，所述光纖壓力傳感器布置在待測(cè)液壓系統(tǒng)中液壓栗101的栗出口1、栗入口 2和油箱103的回油口 3處，用于對(duì)液壓栗出入口處的壓力和液壓油的油溫進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。其中，液壓栗出口 1處為光纖高壓傳感器，數(shù)量至少為一個(gè)，液壓栗入口 2和油箱回油口 3處為低壓傳感器，數(shù)量至少為一個(gè)。
[0035]所述光纖應(yīng)變傳感器均布在液壓栗101的栗出口 1與所述閥門104之間的液壓管路上，用于對(duì)待測(cè)液壓系統(tǒng)管路形變進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。其中，液壓管路上監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量設(shè)置為6個(gè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置2個(gè)光纖應(yīng)變傳感器。
[0036]所述光纖流量傳感器設(shè)置在所述液壓栗101的栗出口 1和栗入口 2處，用于對(duì)待測(cè)液壓系統(tǒng)中的流量進(jìn)行測(cè)量。且栗出口 1處為光纖高壓流量傳感器，栗入口 2處為光纖低壓流量傳感器，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量為一個(gè)。
[0037]所述光纖震動(dòng)傳感器布設(shè)在所述液壓栗101的表面，用于對(duì)液壓栗的振動(dòng)加速度進(jìn)行測(cè)量。
[0038]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊之間通過光纜進(jìn)行光信號(hào)傳輸，且所述數(shù)據(jù)采集模塊中所有傳感器之間采用空分復(fù)用和波分復(fù)用相結(jié)合的方式進(jìn)行連接設(shè)置。通過空分復(fù)用和波分復(fù)用相結(jié)合的方式，這樣可以減少光纜的數(shù)量，一方面可以減輕整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重量，另一方便可以降低成本。
[0039]本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用光纖信號(hào)解調(diào)儀。光纖信號(hào)解調(diào)儀有精密的波長(zhǎng)、相位或者強(qiáng)度分辨能力，能確保高精度測(cè)量的要求。光纖信號(hào)解調(diào)儀的分辨率和穩(wěn)定性是確定光纖信號(hào)解調(diào)儀的性能的重要指標(biāo)，相應(yīng)的解調(diào)方式主要有波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)、白光干涉技術(shù)和光強(qiáng)探測(cè)技術(shù)，根據(jù)光纖傳感器類型，采用不同解調(diào)方式，例如光纖光柵傳感器采用可調(diào)諧光纖法布里-珀羅腔測(cè)量反射波長(zhǎng)漂移，光纖法布里-珀羅傳感器采用白光干涉儀測(cè)量反射相位變化等。另外，根據(jù)待測(cè)液壓系統(tǒng)的特性，確定數(shù)據(jù)采樣速率和測(cè)量間隔，靜態(tài)壓力、應(yīng)變和溫度的數(shù)據(jù)采樣速率，一般設(shè)置為100Hz左右，振動(dòng)和流量數(shù)據(jù)采樣速率設(shè)置為ΙΚΗζ以上。
[0040]優(yōu)選地，所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括溫度補(bǔ)償單元，所述溫度補(bǔ)償單元用于對(duì)所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊讀取的監(jiān)測(cè)參數(shù)值中的液壓壓力和液壓管路應(yīng)變進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理。通過所述溫度補(bǔ)償單元，可以對(duì)檢測(cè)參數(shù)值進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理，降低溫度對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)的影響，使得監(jiān)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0041]實(shí)施例二、一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)方法，下面將結(jié)合圖3對(duì)本發(fā)明的一種液壓在線檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0042]如圖3示，一種液壓系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)方法，包括:
[0043]步驟1:建立待測(cè)液壓系統(tǒng)模型，選定監(jiān)測(cè)參數(shù)，并根據(jù)所述監(jiān)測(cè)參數(shù)在待測(cè)液壓系統(tǒng)模型中布設(shè)對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)；
[0044]步驟2:將數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置在所述待測(cè)液壓系統(tǒng)模型中對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)處；
[0045]步驟3:所述數(shù)據(jù)處理模塊激發(fā)產(chǎn)生光信號(hào)并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集模塊；
[0046]步驟4:所述數(shù)據(jù)采集模塊接收所述數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的光信號(hào)，并將經(jīng)過待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊；
[0047]步驟5:所述數(shù)據(jù)處理模塊接收經(jīng)過所述待測(cè)液壓系統(tǒng)作用后的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；
[0048]步驟6:根據(jù)所述數(shù)字