CN103954855A - 比例电磁阀性能测试装置及应用所述装置进行性能测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种比例电磁阀性能测试装置，本发明同时还涉及应用所述装置进行性能测试的方法，所述的测试装置的激光测距传感器（5）安装在传感器底座（2）上，被测电磁阀（11）卡装在电磁阀定位座（8）上，测试装置的感测头（7）安装在被测电磁阀（11）上，被测电磁阀（11）卡装在电磁阀定位座（8）上时，被测电磁阀（11）与能够控制电磁阀启停的控制部件（21）连接，本发明的性能测试装置及方法，能够对比例电磁阀实现位移-电流静态曲线测试及电磁阀动态阶跃响应特性曲线测试的电磁阀性能测试装置。

Description

比例电磁阀性能测试装置及应用所述装置进行性能测试的方法

技术领域

本发明属于电子产品性能测试技术领域，更具体地说，是涉及一种比例电磁阀性能测试装置，本发明同时还涉及应用所述装置进行性能测试的方法。

背景技术

比例电磁阀（如变速箱阀）通常用于高精度控制系统，其阀芯的运动行程仅有2-3mm，动态响应一般在ms级别。市场对于精确，稳定，操作方便的阀性能（静态特性和动态特性）测试系统的需求十分迫切。随着机电液一体化技术在汽车行业的迅速发展，比例电磁阀的应用也日益广泛。在实际应用中，比例电磁阀的性能优劣，对于发动机控制系统的控制精度，系统稳定度十分关键。测试比例电磁阀的性能参数就变得至关重要了。目前，电磁阀性能测试设备多是仅针对螺线管零件的，仅实现对衔铁位移的实时监测，从而不能满足实际需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中的不足，提供一种结构简单，性能可靠，能够对电磁阀实现位移-电流静态曲线测试及电磁阀动态阶跃响应特性曲线测试的电磁阀性能测试装置，所述的装置和测试方法能够精确计算出电磁阀的电磁力克服负载反力的时间，以及阀芯开始运动到阀芯完全打开的时间。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种比例电磁阀性能测试装置，所述的测试装置包括传感器底座，电磁阀定位座，激光测距传感器安装在传感器底座上，被测电磁阀卡装在电磁阀定位座上，测试装置还包括感测头，感测头安装在被测电磁阀上，所述的被测电磁阀卡装在电磁阀定位座上时，激光测距传感器设置为对准感测头端头部的结构，所述的被测电磁阀与能够控制电磁阀启停的控制部件连接。

优选地，所述的电磁阀定位座上设置定位通孔，被测电磁阀卡装在定位通孔内，所述的被测电磁阀包括被测电磁阀阀芯，被测电磁阀阀体，感测头与被测电磁阀阀芯的中心孔之间过盈套装连接。

优选地，所述的测试装置还包括装置底板，传感器底座和电磁阀定位座分别安装在装置底板上，传感器底座和电磁阀定位座之间存在间隙。

优选地，所述的传感器底座和电磁阀定位座分别通过传感器底座螺栓和电磁阀定位座螺栓固定安装在装置底板上，所述的激光测距传感器通过传感器螺栓固定安装在传感器底座上。

优选地，所述的被测电磁阀包括还被测电磁阀支架，被测电磁阀支架与被测电磁阀阀体连接，被测电磁阀阀体卡装在定位通孔内时，被测电磁阀支架通过被测电磁阀定位螺栓与电磁阀定位座连接。

优选地，所述的感测头包括感测头圆形板，感测头圆柱杆，圆柱体状的感测头圆形板设置为直径尺寸大于感测头圆柱杆直径尺寸的结构，所述的激光测距传感器包括红外线发射器和红外线接收器。

优选地，所述的传感器螺栓与激光测距传感器之间夹装传感器螺栓垫片，传感器底座螺栓与装置底板之间夹装传感器底座螺栓垫片，电磁阀定位座螺栓与装置底板之间夹装电磁阀定位座螺栓垫片，被测电磁阀定位螺栓与电磁阀定位座之间夹装电磁阀定位座螺栓垫片。

本发明同时还涉及一种应用所述的电磁阀性能测试装置进行性能测试的方法，其所述的测试方法包括静态测试，静态测试步骤为：

1）将被测电磁阀卡装到定位通孔内，控制部件向被测电磁阀输入驱动电流，被测电磁阀阀芯发生位移；

2）向被测电磁阀输入驱动电流时，通过控制部件控制驱动电流以10mA为间隔从0递增到1000mA，然后再以10mA为间隔递减为0mA；

3）控制部件的存储部件将激光测距传感器采集的位移数据拟合为静态电流-位移特性曲线数据，数据自动存储到存储部件，并导出数据。

优选地，所述的测试方法还包括动态测试，动态测试的步骤为：

1）将被测电磁阀卡装到定位通孔内，控制部件向被测电磁阀输入驱动电流，被测电磁阀阀芯的驱动信号变成0—12VDC的电压阶跃信号；2）控制部件的存储部件将激光测距传感器采集的动态位移数据拟合为阶跃响应特性曲线数据，数据自动存储到存储部件，并导出数据。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明的所述的比例电磁阀性能测试装置，结构简单，性能可靠，能够对比例电磁阀实现位移-电流静态曲线测试及电磁阀动态阶跃响应特性曲线测试的电磁阀性能测试装置，所述的装置和测试方法能够精确计算出电磁阀的电磁力克服负载反力的时间，以及阀芯开始运动到阀芯完全打开的时间。本发明的装置及方法，能够实现位移-电流静态曲线测试，便于电磁阀开发者分析磁力与弹簧负载的配合效果。本发明的装置及方法可以测试电磁阀动态阶跃响应特性曲线，软件分析后台数据后可获知输入阶跃电压信号后，电磁力克服负载反力的时间，以及阀芯开始运动到阀芯完全打开的时间，这些关键数据对于电磁阀开发意义重大。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的比例电磁阀性能测试装置的主视结构示意图；

图2为本发明所述的比例电磁阀性能测试装置的俯视结构示意图；

图3为本发明所述的比例电磁阀性能测试装置的右视结构示意图；

图4为本发明所述的比例电磁阀性能测试装置的感测头的结构示意图；

图5为本发明所述的比例电磁阀性能测试装置的感测头与被测电磁阀阀芯装配时的结构示意图；

图6为本发明所述的比例电磁阀性能测试装置的激光测距传感器的测试原理示意图；

图7为采用本发明所述的比例电磁阀性能测试装置进行静态位移-电流特性测试（电流间隔10mA）和动态阶跃响应测试得出的曲线图；

图8为采用本发明所述的比例电磁阀性能测试装置进行动态阶跃响应测试时的曲线图；

图9为采用本发明所述的比例电磁阀性能测试装置完成静态位移-电流特性测试的部分数据；

图10图为采用本发明所述的比例电磁阀性能测试装置完成的动态阶跃响应测试的数据。

附图中标记分别为：1、传感器螺栓；2、传感器底座；3、传感器底座螺栓；4、装置底板；5、激光测距传感器；6、传感器红外光发射区；7、感测头；8、电磁阀定位座；9、被测电磁阀支架；10、被测电磁阀定位螺栓；11、被测电磁阀；12、被测电磁阀阀芯；13、被测电磁阀阀体；14、电磁阀定位座螺栓；15、传感器底座螺栓垫片；16、电磁阀定位座螺栓垫片；17、传感器螺栓垫片；18、电磁阀定位座螺栓垫片；19、感测头圆形板；20、感测头圆柱杆；21、控制部件；22、定位通孔；23、红外线发射器；24、红外线接收器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1—6所示，本发明为一种比例电磁阀性能测试装置，所述的测试装置包括传感器底座2，电磁阀定位座8，激光测距传感器5安装在传感器底座2上，被测电磁阀11卡装在电磁阀定位座8上，测试装置还包括感测头7，感测头7安装在被测电磁阀11上，所述的被测电磁阀11卡装在电磁阀定位座8上时，激光测距传感器5设置为对准感测头7端头部的结构，所述的被测电磁阀11与能够控制电磁阀启停的控制部件21连接。

优选地，所述的电磁阀定位座8上设置定位通孔22，被测电磁阀11卡装在定位通孔22内，所述的被测电磁阀11包括被测电磁阀阀芯12，被测电磁阀阀体13，感测头7与被测电磁阀阀芯12的中心孔之间过盈套装连接。

优选地，所述的测试装置还包括装置底板4，传感器底座2和电磁阀定位座8分别安装在装置底板4上，传感器底座2和电磁阀定位座8之间存在间隙。

优选地，所述的传感器底座2和电磁阀定位座8分别通过传感器底座螺栓3和电磁阀定位座螺栓14固定安装在装置底板4上，所述的激光测距传感器5通过传感器螺栓1固定安装在传感器底座2上。激光测距传感器5发出的红外管光线覆盖整个传感器红外光发射区6。

优选地，所述的被测电磁阀11还包括被测电磁阀支架9，被测电磁阀支架9与被测电磁阀阀体13连接，被测电磁阀阀体13卡装在定位通孔22内时，被测电磁阀支架9通过被测电磁阀定位螺栓10与电磁阀定位座8连接。

优选地，所述的感测头7包括感测头圆形板19，感测头圆柱杆20，圆柱体状的感测头圆形板19设置为直径尺寸大于感测头圆柱杆20直径尺寸的结构，所述的激光测距传感器5包括红外线发射器23和红外线接收器24。

优选地，所述的传感器螺栓1与激光测距传感器5之间夹装传感器螺栓垫片17，传感器底座螺栓3与装置底板4之间夹装传感器底座螺栓垫片15，电磁阀定位座螺栓14与装置底板4之间夹装电磁阀定位座螺栓垫片18，被测电磁阀定位螺栓10与电磁阀定位座8之间夹装电磁阀定位座螺栓垫片18。

本发明同时还涉及一种应用所述的电磁阀性能测试装置进行性能测试的方法，其所述的测试方法包括静态测试，静态测试步骤为：

1）将被测电磁阀11卡装到定位通孔22内，控制部件21向被测电磁阀11输入驱动电流，被测电磁阀阀芯12发生位移；

2）向被测电磁阀11输入驱动电流时，通过控制部件21控制驱动电流以10mA为间隔从0递增到1000mA，然后再以10mA为间隔递减为0mA；

3）控制部件21的存储部件将激光测距传感器5采集的位移数据拟合为静态电流-位移特性曲线数据，数据自动存储到存储部件，并导出数据。

优选地，所述的测试方法还包括动态测试，动态测试的步骤为：

1）将被测电磁阀11卡装到定位通孔22内，控制部件21向被测电磁阀11输入驱动电流，被测电磁阀阀芯12的驱动信号变成0—12VDC的电压阶跃信号；2）控制部件21的存储部件将激光测距传感器5采集的动态位移数据拟合为阶跃响应特性曲线数据，数据自动存储到存储部件，并导出数据。

本发明所述的比例电磁阀性能测试装置，获知被测电磁阀阀芯12内径尺寸后，即可设计与之匹配的感测头的感测头圆柱杆，这样即方便实现感测头与被测电磁阀阀芯的可靠连接，可实现比例阀等不同结构的阀的性能测试工作。

本发明的测试装置，根据不同电磁阀的规格，仅调整被测电磁阀与传感器的相对位置和相对距离，即可兼容类似结构的各种型号的阀，具有很强的通用性。

本发明所述的测量装置，电磁阀定位座8有一圆形定位通孔22，此定位通孔22径与被测电磁阀阀11的电磁阀阀体13的外径之间为间隙配合结构。被测电磁阀阀11插入定位通孔22中，电磁阀支架9与电磁阀阀座8贴平后，被测电磁阀定位螺栓10穿过电磁阀定位座螺栓垫片18，插入电磁阀支架螺栓孔，被测电磁阀定位螺栓10拧紧，被测电磁阀阀11被固定在电磁阀定位座8上。

所述的激光位移传感器5配有测试用的T形感测头7。感测头圆柱杆20的外径与被测件阀芯12的内径为微过盈配合关系。感测头7与阀芯12同步运动。测试时，激光测距传感器5的红外线发射器23发出的红外线光束投射到T形感测头7上，反射后被传感器的红外线接收器24接收，接收的信号反馈到控制部件，控制部件通过计算光线反射和返回的时间差，计算出的位移就是阀芯实际位移。

所述的传感器底座2与被测电磁阀11的距离可调，底座8的螺栓孔为腰形孔。激光测距传感器5与被测件11的距离大于或小于规定距离时，松开底座螺栓3，调整传感器阀座2与被测件11的位置，再将螺栓3拧紧即可。

电磁阀定位座8与激光测距传感器5的相对位置可调节。电磁阀定位座8上的螺栓孔为腰形孔，激光测距传感器5的激光点未对准感测头圆形板19的中心区域时候，松开电磁阀定位座螺栓14，调整定位座14与被测电磁阀11的相对位置，激光测距传感器5的激光点对准感测头圆形板19的中心区域后，再拧紧电磁阀定位座螺栓14，即可实现电磁阀定位座8与传感器5的相对位置定位。

所述的感测片7的截面形状为T型，其材料为铝。感测头圆形板19用于反射传感器发出的红外线。感测头圆柱杆20与电磁阀阀芯12内径是过盈配合关系。

实际测试时，控制部件控制测试装置进行静态测试工作，电磁阀的驱动电流以10mA为间隔从0递增到1000mA，然后再以10mA为间隔递减为0mA。同时控制部件自动将传感器采集的位移数据拟合为静态电流-位移特性曲线，后台数据可自动存储为XLS格式的文件。静态测试完毕后，控制部件控制测试装置进行动态测试工作，电磁阀的驱动信号变成0—12VDC的电压阶跃信号，同时控制部件自动将传感器采集的动态位移数据拟合为阶跃响应特性曲线，后台数据自动存储。

利用本发明的测试装置进行静态位移-电流特性测试（电流间隔10mA）和动态阶跃响应测试的结果如图7，图8所示，而图9和图10分别是采用本发明所述的装置和方法进行静态位移-电流特性曲线的部分后的数据及采用本发明所述的装置和方法进行动态阶跃响应测试数据。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种比例电磁阀性能测试装置，其特征在于：所述的测试装置包括传感器底座（2），电磁阀定位座（8），激光测距传感器（5）安装在传感器底座（2）上，被测电磁阀（11）卡装在电磁阀定位座（8）上，测试装置还包括感测头（7），感测头（7）安装在被测电磁阀（11）上，所述的被测电磁阀（11）卡装在电磁阀定位座（8）上时，激光测距传感器（5）设置为对准感测头（7）端头部的结构，所述的被测电磁阀（11）与能够控制电磁阀启停的控制部件（21）连接。

2.根据权利要求1所述的比例电磁阀性能测试装置，其特征在于：所述的电磁阀定位座（8）上设置定位通孔（22），被测电磁阀（11）卡装在定位通孔（22）内，所述的被测电磁阀（11）包括被测电磁阀阀芯（12），被测电磁阀阀体（13），感测头（7）与被测电磁阀阀芯（12）的中心孔之间过盈套装连接。

3.根据权利要求1或2所述的比例电磁阀性能测试装置，其特征在于：所述的测试装置还包括装置底板（4），传感器底座（2）和电磁阀定位座（8）分别安装在装置底板（4）上，传感器底座（2）和电磁阀定位座（8）之间存在间隙。

4.根据权利要求3所述的比例电磁阀性能测试装置，其特征在于：所述的传感器底座（2）和电磁阀定位座（8）分别通过传感器底座螺栓（3）和电磁阀定位座螺栓（14）固定安装在装置底板（4）上，所述的激光测距传感器（5）通过传感器螺栓（1）固定安装在传感器底座（2）上。

5.根据权利要求4所述的比例电磁阀性能测试装置，其特征在于：所述的被测电磁阀（11）包括还被测电磁阀支架（9），被测电磁阀支架（9）与被测电磁阀阀体（13）连接，被测电磁阀阀体（13）卡装在定位通孔（22）内时，被测电磁阀支架（9）通过被测电磁阀定位螺栓（10）与电磁阀定位座（8）连接。

6.根据权利要求5所述的比例电磁阀性能测试装置，其特征在于：所述的感测头（7）包括感测头圆形板（19），感测头圆柱杆（20），圆柱体状的感测头圆形板（19）设置为直径尺寸大于感测头圆柱杆（20）直径尺寸的结构，所述的激光测距传感器（5）包括红外线发射器（23）和红外线接收器（24）。

7.根据权利要求6所述的比例电磁阀性能测试装置，其特征在于：所述的传感器螺栓（1）与激光测距传感器（5）之间夹装传感器螺栓垫片（17），传感器底座螺栓（3）与装置底板（4）之间夹装传感器底座螺栓垫片（15），电磁阀定位座螺栓（14）与装置底板（4）之间夹装电磁阀定位座螺栓垫片（18），被测电磁阀定位螺栓（10）与电磁阀定位座（8）之间夹装电磁阀定位座螺栓垫片（18），所述的电磁阀定位座（8）上的螺栓孔为腰形孔。

8.应用权利要求1—7任一权利要求所述的电磁阀性能测试装置进行性能测试的方法，其特征在于：所述的测试方法包括静态测试，静态测试步骤为：

1）将被测电磁阀（11）卡装到定位通孔（22）内，控制部件（21）向被测电磁阀（11）输入驱动电流，被测电磁阀阀芯（12）发生位移；

2）向被测电磁阀（11）输入驱动电流时，通过控制部件（21）控制驱动电流以10mA为间隔从0递增到1000mA，然后再以10mA为间隔递减为0mA；

3）控制部件（21）的存储部件将激光测距传感器（5）采集的位移数据拟合为静态电流-位移特性曲线数据，数据自动存储到存储部件，并导出数据。

9.应用权利要求8所述的电磁阀性能测试装置进行性能测试的方法，其特征在于：所述的测试方法还包括动态测试，动态测试的步骤为：

1）将被测电磁阀（11）卡装到定位通孔（22）内，控制部件（21）向被测电磁阀（11）输入驱动电流，被测电磁阀阀芯（12）的驱动信号变成0—12VDC的电压阶跃信号；2）控制部件（21）的存储部件将激光测距传感器（5）采集的动态位移数据拟合为阶跃响应特性曲线数据，数据自动存储到存储部件，并导出数据。