CN105928690A - 电磁阀寿命测试的测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁阀寿命测试的测试系统和测试方法。测试系统包括控制端和测试回路：控制端包括计算机控制终端和无线网络适配器，计算机终端负责设备连接、测试模式控制和数据记录保存；测试回路包括电磁阀性能测试设备、压力传感器、气罐、减压阀等，测试回路负责待测电磁阀的寿命循环和性能测试。测试方法采用寿命循环和性能测试交替进行的自动控制方式对待测电磁阀进行测试。本发明具有自动化、智能化、集成化、大数据化和高可靠度等特点，能够很好地解决现有电磁阀寿命测试的高强度、周期长、工作量大、智能化程度低、无法测试性能变化等缺点。

Description

电磁阀寿命测试的测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及了一种测试系统和方法，尤其是涉及了一种自动化的电磁阀寿命测试系统和方法，属于机电测试技术领域。

背景技术

电磁阀作为一种重要的工业控制执行元件，其性能的优劣直接关乎整个系统的稳定性和安全性，由此电磁阀测试技术成为一项非常重要的工业测试技术。其中电磁阀寿命测试主要用于测试电磁阀的动作寿命和使用中的性能变化，评估其工作可靠性和耐久性，测试结果能够为提高系统的可靠性、安全性、经济性提供理论依据，对电磁阀设计制造以及流体传动的机电系统设计有着重要意义。

一般电磁阀的动作寿命可达3000万次以上，小型阀更超过1亿次，由此导致电磁阀寿命测试的试验强度高、周期长、工作量大。现有的电磁阀寿命测试技术的自动化和智能化程度很低、花费大量的时间和成本、并且无法准确定量测试电磁阀的性能变化，测试结果也无法给新型电磁阀的设计和制造提供过多的实用信息。因此需要研发一种自动化程度高、可靠性强、集成度好，能够准确记录各性能指标变化的电磁阀寿命测试技术。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电磁阀寿命测试系统和方法，具有集成度好、可靠性强、自动化水平高、信息量充足的优势，包括测试方案和测试系统，可以进行智能化地电磁阀动作寿命测试，同时记录其响应时间、最高频率、工作压力、启动电流、启动功率、保持电流、保持功率等主要性能参数的变化。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一、一种电磁阀寿命测试系统：

包括控制端，控制端包括计算机控制终端和无线网络适配器，计算机终端负责设备连接、测试模式控制和数据记录保存；

包括测试回路，测试回路包括电磁阀性能测试设备、压力传感器、气罐、减压阀等，测试回路负责待测电磁阀的寿命循环和性能测试。

所述的测试回路包括作为压力源的气源、减压阀和多路测试分路，气源经减压阀与每一路测试分路连接，每一路测试分路包括用于稳压的气罐、开关、 待测电磁阀、压力传感器、电磁阀性能测试设备和消音器，气罐的输入端与减压阀连接，气罐的输出端经开关与待测电磁阀的一端连接，待测电磁阀的另一端经压力传感器与电磁阀性能测试设备连接，待测电磁阀连接有消音器，电磁阀性能测试设备通过无线网络适配器连接到计算机控制终端。

所述的计算机终端与无线网络适配器通过USB串口进行通信。

所述的无线网络适配器可采用蓝牙4.0适配器。

二、一种电磁阀寿命测试方法：

采用寿命循环和性能测试交替进行的自动控制方式对待测电磁阀进行测试，实现寿命测试。

所述方法具体为：

1)根据已设定的循环次数N对待测电磁阀进行寿命循环，记录寿命循环测试数据；

2)判断待测电磁阀是否失效，若失效则测试结束，若未失效则继续下一步骤；

3)再进行性能测试，记录性能测试中的结果数据；

4)再返回到步骤1)重复进行下一轮完整测试，直到待测电磁阀失效或者到达预定测试总次数。

所述每一轮测试中寿命循环的循环次数N根据电磁阀类型、控制方式和参考动作寿命次数而选定。

所述的性能测试包括响应时间测试、最高频率测试、工作压力测试、工作电压电流电阻测试、温升测试、启动电流与保持电流测试、启动功率与保持功率测试、启动时间与保持时间测试等主要的性能指标测试。

进一步地，根据一段时间测试获得的寿命循环和性能测试的测试数据进行处理预测待测电磁阀的寿命。

本发明的有益效果是：

本发明能够进行交直流、单双控等多种类型的电磁阀的响应时间、最高频率、工作压力、电参数、功率参数等主要技术参数的测试，具有响应测试、寿命测试、电参数测试、压力测试和功率参数测试等五个测试模式，同时拥有标准的压力传感器接口和USB调试接口，能够非常方便地完成各种测试模式的切换和测试参数如信号频率、信号占空比、测试总数、初始电阻、电磁阀合格判据等的设置,而且具有无线通信功能，操作方便、体积小巧，是一个便携式多功能综合型测试设备。

本发明集成度好、可靠性强、智能化水平高、操作简便、基本没有复杂的 连接线，可以进行电磁阀的动作寿命测试，同时能准确记录动作寿命过程中的性能变化，能够很好地解决现有电磁阀寿命测试的高强度、周期长、工作量大、智能化程度低、无法测试性能变化等缺点。其测试结果不仅能够表征被测电磁阀产品的可靠性和耐久性，而且可以为开发改进以及设计生产电磁阀提供大量实验数据的实用信息。

附图说明

图1是本发明的测试流程图。

图2是本发明的测试系统示意图。

图3是本发明测试回路的结构连接图。

图4是FESTO两位三通阀的性能变化图。

图5是E-MC两位五通阀的性能变化图。

图中：1是气源、2是减压阀、3是气罐、4是开关、5是待测电磁阀、6是压力传感器、7是电磁阀性能测试设备、8是消音器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明的测试系统包括控制端和测试端。控制端包括计算机控制终端和无线网络适配器，无线网络适配器可采用蓝牙4.0适配器，计算机终端与蓝牙4.0适配器通过USB串口进行通信，负责设备连接、测试控制、测试项目切换以及数据的记录和保存，同时可对测试设备进行测试参数的设置。测试回路包括电磁阀性能测试设备7、压力传感器6、气罐3、减压阀2等，测试回路负责待测电磁阀的寿命循环和性能测试。

连接计算机终端与测试设备的无线网络协议的选用需要满足低功耗、远距离、可实现一对多连接，并且容易实现计算机编程控制等特点，本发明中采用蓝牙4.0(又称低功耗蓝牙BLE)无线通信协议。蓝牙4.0通信协议一台主机可同时连接8台从机同时进行数据传输，并且最远传输接距离可达50m以上，功率消耗极小，因此无线网络适配器选择蓝牙4.0适配器。测试设备选择操作方便、体积小巧、能够进行电磁阀响应时间、最高频率、电参数、功率参数等主要技术指标测试的便携式综合型多功能测试设备，而且能够方便地开发无线通信功能。

如图3所示，测试回路包括作为压力源的气源1、减压阀2和多路测试分路， 气源1经减压阀2与每一路测试分路连接，每一路测试分路包括用于稳压的气罐3、开关4、待测电磁阀5、压力传感器6、电磁阀性能测试设备7和消音器8，气罐3的输入端与减压阀2连接，气罐3的输出端经开关4与待测电磁阀5的一端连接，待测电磁阀5的另一端经压力传感器6与电磁阀性能测试设备7连接，待测电磁阀5连接有消音器8，电磁阀性能测试设备7通过无线网络适配器连接到计算机控制终端。

本发明根据电磁阀类型、流量特性、控制方式、工作压力、测试规模等具体情况而设计，一方面进行气动电磁阀的寿命测试时额外增加消音装置，以免噪声过大造成二次污染；并进行液压电磁阀寿命测试时增加回油装置等，使得保证了稳定测试回路、保障测试数据的准确性，易于搭建和拆卸。测试系统为由计算机控制终端通过无线通信网络连接若干台电磁阀性能测试设备并控制同时进行寿命试验，实现自动化、智能化、集成化和大数据化的高可靠度测试系统。

具体实施中，电磁阀测试设备7可采用浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室研发的便携式电磁阀性能测试仪。该测试仪拥有五个测试模式，分别为响应测试、寿命测试、电参数测试、压力测试和功率参数测试，能够测试交流、直流、单控、双控的各类电磁阀的响应时间、最高频率、工作压力、动作寿命、电压、电流、电阻、温升、启动功率、保持功率等主要的技术指标。分为电压可调型和标准24V电压型，电压可调型测试仪的工作电压最高可调至直流100V和交流250V，同时拥有标准的压力传感器接口和USB调试接口，能够非常方便地完成各种测试模式的切换和测试参数(如信号频率、信号占空比、测试总数、初始电阻、电磁阀合格判据等)的设置。

本发明的具体实施工作过程如下：

1)按图3所示连接测试回路。

2)确认蓝牙控制器连接后扫描并连接测试设备。

3)开始进行测试，并设置输入循环次数N、测试频率F、总循环次数Nc等，测试数据将呈现在数据记录区，如表1、表2所示。

4)实施例选取FESTO两位三通阀和E-MC两位五通阀进行测试(总循环次数Nc＝30万次)，FESTO两位三通阀的测试数据如表1所示，E-MC两位五通阀的测试数据如表2所示。

表1FESTO两位三通阀的测试数据

表2E-MC两位五通阀的测试数据

时间	循环次数	T1(ms)	T2(ms)	Uh(V)	Ih(mA)	Ph(w)	压力(Bar)	最高频率(Hz)
									00:01:40	1000	19.5	19.6	23.9	191.8	4.6	2.0	39.0
00:03:20	2000	19.7	19.5	23.9	189.9	4.5	2.0	38.8
									00:05:00	3000	19.5	19.8	23.9	188.5	4.5	2.0	38.7
00:06:40	4000	19.9	19.5	23.9	187.9	4.5	2.0	37.9
									00:08:20	5000	19.8	19.5	23.9	187.2	4.5	2.0	38.5
00:10:00	6000	20.1	19.4	23.9	186.7	4.5	2.0	38.3
									00:11:40	7000	20.5	19.4	23.9	186.4	4.5	1.9	36.7
00:13:20	8000	20.2	19.4	23.7	186.1	4.4	1.9	37.6
									00:15:00	9000	20.6	19.4	24.1	185.9	4.5	1.9	36.2
00:16:40	10000	20.8	19.5	23.9	185.9	4.4	2.0	37.3
									00:18:20	11000	20.8	19.5	23.9	185.8	4.4	2.0	36.7
00:20:00	12000	20.9	19.5	24.1	185.6	4.5	2.0	37.1
									00:21:40	13000	20.9	19.5	24.1	185.5	4.5	2.0	36.1
00:23:20	14000	20.9	19.5	23.9	185.4	4.4	2.0	36.8
									00:25:00	15000	20.9	19.5	23.9	185.5	4.4	2.0	36.7
00:26:40	16000	20.6	19.5	24.1	185.2	4.5	2.0	35.9
									00:28:20	17000	21.0	19.6	24.1	185.3	4.5	2.0	35.6
00:30:00	18000	21.0	19.6	24.1	185.3	4.5	2.0	36.8
									00:31:40	19000	20.3	19.6	23.9	185.2	4.4	2.0	36.0
00:33:20	20000	20.9	19.8	23.9	185.2	4.4	2.0	36.7

5)对测试数据进行处理可得到两个电磁阀的性能(如开启的延迟时间T1、关闭的延迟时间T2、功率和最高频率)随寿命循环而变化的散点图，进行线性 拟合后得到性能变化趋势线，如图4和图5所示。

6)线性拟合的斜率、方差、拟合方程如表3所示。根据表3的拟合方程可以计算出两个电磁阀的安全使用寿命。(当电磁阀的性能变化超出具体工况要求的或行业标准规定的性能范围时可视为安全使用寿命到期。)

7)值得说明的是测试总循环数越高、测试时间越长得到电磁阀的寿命值越准确，在实际应用中还需要对理论值进行修正。

表3线性拟合结果

8)除预测使用寿命以外还可以对同一类型不同电磁阀的性能变化进行比较，如延迟时间T1、T2增大的速度(斜率)越小说明性能越稳定，最高频率下降的速度越小则说明性能越稳定。

采用上述装置，为了保证测试回路的压力稳定，每一个分路都要加气罐，不加气罐会导致响应时间测试的错误，甚至出现响应时间为零的情况。减压阀也起到稳点气路的作用，普通的减压阀即可，没有过多要求。压力传感器采用Huba Control公司生产的511系列压力传感器，量程0-10Bar，输出电流4-20mA。

按上述方案，蓝牙4.0适配器可选用基于TI公司生产的CC2650芯片的蓝牙通信模块。蓝牙4.0协议栈分配方案采用双芯片方案，即主机由计算机程序编程实现，控制器则由蓝牙模块嵌入式设计。实现主机部分的控制程序已经集成于计算机控制程序中，这里不再赘述。控制器部分采用标准TI蓝牙协议栈的HostTestRelease工程。蓝牙适配器与计算机控制终端通过USB串口通信，实现数据传输。一台蓝牙适配器可连接8台测试设备，同时进行测试。

采用寿命循环和性能测试交替进行的自动控制方式对待测电磁阀进行测试，实现寿命测试。寿命循环和性能测试两种模式通过计算机终端实现自动切 换控制。

1)根据已设定的循环次数N对待测电磁阀进行寿命循环测试，记录寿命循环测试数据：每一轮测试中寿命循环的循环次数N根据电磁阀类型、控制方式和参考动作寿命次数而选定，一般选用五千次到一万次，测试信号参数如频率、占空比等根据实验要求进行设置。

2)判断待测电磁阀是否失效，若失效则测试结束，若未失效则继续下一步骤；

3)再进行性能测试，记录性能测试中的结果数据：性能测试包括响应时间测试、最高频率测试、工作压力测试、工作电压电流电阻测试、温升测试、启动电流与保持电流测试、启动功率与保持功率测试、启动时间与保持时间测试等主要的性能指标测试，测试参数根据实验要求进行设置。

4)再返回到步骤1重复进行下一轮完整测试，直到待测电磁阀失效或者到达预定测试总次数。

最后可根据一段时间测试获得的寿命循环和性能测试的测试数据进行处理预测待测电磁阀的寿命。

具体实施中，计算机控制终端采用Java语言进行编程，包括界面显示的控制类：主界面MainInterface类、蓝牙主机对话框BluetoothDialog类、新建工程对话框NewprojectDialog类、数据保存对话框SaveDialog类、关闭工程对话框CloseprojectDialog类和退出对话框ExitDialog类；蓝牙连接的控制类：蓝牙主机BLEHost类和BLE设备清单bletable类；工程控制Project类、数据处理DataProcessing类、串口控制CommPort类和数据表格ExportXLSutil类等。

由此可见，本发明其技术效果显著突出，能实现一对多连接若干台测试设备同时进行数据传输，最远传输接距离可达50m以上，而且功率消耗极小，能够通过USB串口与计算机通信，实现计算机自动控制。

Claims (8)

1.一种电磁阀寿命测试系统，其特征在于：

包括控制端，控制端包含计算机控制终端和无线网络适配器，计算机终端负责设备连接、测试模式控制和数据记录保存；

包括测试回路，测试回路包括电磁阀性能测试设备(7)、压力传感器(6)、气罐(3和减压阀(2)，测试回路负责待测电磁阀的寿命循环和性能测试。

2.根据权利要求1所述的一种电磁阀寿命测试系统，其特征在于：所述的测试回路包括作为压力源的气源(1)、减压阀(2)和多路测试分路，气源(1)经减压阀(2)与每一路测试分路连接，每一路测试分路包括用于稳压的气罐(3)、开关(4)、待测电磁阀(5)、压力传感器(6)、电磁阀性能测试设备(7)和消音器(8)，气罐(3)的输入端与减压阀(2)连接，气罐(3)的输出端经开关(4)与待测电磁阀(5)的一端连接，待测电磁阀(5)的另一端经压力传感器(6)与电磁阀性能测试设备(7)连接，待测电磁阀(5)连接有消音器(8)，电磁阀性能测试设备(7)通过无线网络适配器连接到计算机控制终端。

3.根据权利要求1所述的一种电磁阀寿命测试系统，其特征在于：所述的计算机终端与无线网络适配器通过USB串口进行通信。

4.根据权利要求1所述的一种电磁阀寿命测试系统，其特征在于：所述的无线网络适配器可采用蓝牙4.0适配器。

5.一种电磁阀寿命测试方法，其特征在于：采用寿命循环和性能测试交替进行的自动控制方式对待测电磁阀进行测试，实现寿命测试。

6.根据权利要求5所述的一种电磁阀寿命测试方法，其特征在于所述方法具体为：

1)根据已设定的循环次数N对待测电磁阀进行寿命循环，记录寿命循环测试数据；

2)判断待测电磁阀是否失效，若失效则测试结束，若未失效则继续下一步骤；

3)再进行性能测试，记录性能测试中的结果数据；

4)再返回到步骤1)重复进行下一轮完整测试，直到待测电磁阀失效或者到达预定测试总次数。

7.根据权利要求6所述的一种电磁阀寿命测试方法，其特征在于：所述的性能测试包括响应时间测试、最高频率测试、工作压力测试、工作电压电流电阻测试、温升测试、启动电流与保持电流测试、启动功率与保持功率测试、启动时间与保持时间测试等主要的性能指标测试。

8.根据权利要求5～7任一所述的一种电磁阀寿命测试方法，其特征在于：进一步根据一段时间测试获得的寿命循环和性能测试的测试数据进行处理预测待测电磁阀的寿命。