CN110220680A - 电磁阀测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电磁阀测试系统及测试方法，涉及电磁阀测试技术领域，包括供气部，所述供气部的出气口与电磁阀的进气端可拆卸连接；压力传感器，设置在所述电磁阀的出气端；数据采集模块，与所述压力传感器电性连接，用于将压力信号转换成数字信号；小波滤波模块，用于接收所述数据采集模块发送的数字信号，对所述数字信号进行小波滤波处理；显示模块，用于接收所述小波滤波模块处理后的去噪数据，并将所述去噪数据进行显示。本发明通过小波滤波模块处理后，可以去除很多噪声干扰信号，从而捕获到更加准确的去噪数据，使得系统能够更加准确的测试到电磁阀的响应特性。

Description

电磁阀测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及电磁阀测试技术领域，特别是指一种电磁阀测试系统及处理方法。

背景技术

电磁阀作为重要的控制元件，其性能会影响到整个系统的性能，对于应用于长期贮存状态系统内的电磁阀也长期处于贮存状态，整个系统的贮存寿命依赖于电磁阀的贮存寿命，电磁阀最重要的性能为响应特性(开启时间、关闭时间)和密封性，其中，开启时间、关闭时间、密封性任何一项超差即可判定电磁阀的贮存寿命到期。因此，如何对电磁阀进行测试以准确得到其相应特性和密封性是本领域的关键技术之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电磁阀测试系统及其处理方法，用于解决背景技术中输出压力的测试中干扰信号较多，影响响应特性的测试结果的问题，其可提升相应特性测试的准确性。

基于上述目的，本发明提供一种电磁阀测试系统，包括：

供气部，所述供气部的出气口与电磁阀的进气端可拆卸连接；

压力传感器，设置在所述电磁阀的出气端；

数据采集模块，与所述压力传感器电性连接，用于将压力信号转换成数字信号；

小波滤波模块，用于接收所述数据采集模块发送的数字信号，对所述数字信号进行小波滤波处理；

显示模块，用于接收所述小波滤波模块处理后的去噪数据，并将所述去噪数据进行显示。

可选的，所述测试系统进一步包括：

减压阀，设置在所述供气部与电磁阀之间，用于调节出气压力；

压力表，与所述减压阀相连通，用于测量减压后的气体压力。

可选的，所述测试系统进一步包括：密封性测试部，用于测试电磁阀的密封性。

可选的，所述密封性测试部包括：

水箱；

摄像头，设置在所述水箱的上方。

可选的，所述密封性测试部进一步包括：定时模块，用于设定对电磁阀的密封性进行观察的时间段。

基于相同的发明创造，本发明还提供了一种电磁阀测试方法，包括：

向电磁阀提供气压；

采集所述电磁阀响应特性的原始数据；

将所述原始数据的压力信号转化成数字信号；

对所述数字信号进行小波滤波处理；以及

显示处理后的去噪数据。

可选的，所述响应特征包括：开启时间和关闭时间，其中，所述开启时间指从加电开始计时，测量电磁阀从加电至出口压力变为原来压力90％所需的时间，所述关闭时间指从断电开始计时，测量电磁阀从断电至出口压力变为原来压力10％所需的时间。

可选的，对所述数字信号进行小波滤波处理包括：

对所述数字信号进行小波变换，得到小波域信号；

对小波变换后得到的小波系数进行非线性处理，滤除噪声；以及

对滤除噪声后的小波域信号进行小波逆变换

可选的，所述方法进一步包括以下步骤：

将所述电磁阀置于装有水的水箱中；

向电磁阀提供气压；

确定水箱中是否有气泡产生以及压力表的读数是否下降，在水箱中有气泡产生或者压力表的读数下降时，判断电磁阀密封失效；以及在水箱中没有气泡产生或者压力表的读数没有下降时，判断电磁阀密封有效。

基于相同的发明创造，本发明还提供了一种电磁阀贮存寿命的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用多个温度环境；

在每个温度环境下分别投入一定样本量的电磁阀进行恒定应力加速试验；

在每个温度下均采用定时截尾的加速试验；

采用上述的电磁阀测试方法确定各样本的响应特征，测试响应特性失效的样本，得到响应特性失效样本的失效时间；

采用上述的电磁阀测试方法确定各样本的密封性，测试出密封性失效的样本，得到密封性失效样本的失效时间；

基于失效时间数据获得电磁阀寿命分布数据；

基于寿命分布数据和温度应力下的加速模型，计算得到加速模型参数；

基于加速模型参数计算得到电磁阀常温下的贮存寿命。

由上述所述本发明具有如下优点：

本发明通过供气部向电磁阀提供气压，压力传感器采集所述电磁阀响应特性的原始数据，数据采集模块将原始数据中的压力信号转换成数字信号，小波滤波模块，对所述数字信号进行小波滤波处理，显示模块接收所述小波滤波模块处理后的去噪数据，并将所述去噪数据进行显示。由上述可知，通过小波滤波模块处理后，可以去除很多噪声干扰信号，从而捕获到更加准确的去噪数据，使得系统能够更加准确的测试到电磁阀的响应特性。同时由于电磁阀时可拆卸的连接关系，因此可根据电磁阀类型、口径等不同更换接头与供气部和压力传感器连接，使得本系统具有多种类型/口径电磁阀测试功能。

附图说明

图1为本发明实施例所述的电磁阀测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的电磁阀测试系统中响应特性测试回路的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的电磁阀测试系统中密封性测试回路的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的电磁阀响应特性测试方法流程示意图；

图5为本发明实施例所述的电磁阀密封性测试方法流程示意图；以及

图6为本发明实施例所述的电磁阀贮存寿命测试方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1显示了本发明一个实施例所述的电磁阀测试系统的内部结构。该电磁阀测试系统可以用于测试电磁阀的响应特性。如图1所示，该电磁阀测试系统主要包括：供气部1、压力传感器3、数据采集模块4、小波滤波模块5以及显示模块6。

其中，上述供气部1的出气口用于与电磁阀2的进气端可拆卸连接。在本发明的实施例中，上述供气部1可以选用高压氮气管实现。

上述压力传感器3设置在所述电磁阀2的出气端。

在本发明的实施例中，可以在上述电磁阀2的出气端固定连接一气管，将上述压力传感器3安装在上述气管上，用于测试气管内的气体压力。

上述数据采集模块4与所述压力传感器3电性连接，用于将压力传感器3检测到的压力信号转换为数字信号。

上述小波滤波模块5用于接收所述数据采集模块4发送的数字信号，对数字信号进行小波滤波处理获得去噪数据。

显示模块6用于接收所述小波滤波模块处理后的去噪数据，并将所述去噪数据进行显示。

在本发明的实施例中，上述显示模块6的功能和小波滤波模块5的功能可以通过具有显示功能的电子设备来实现，例如计算机等计算设备或者便携式的终端设备等。

在本发明的实施例中，还可选用示波器实现上述数据采集模块4和显示模块6的功能。具体地，示波器先将上述压力传感器3采集到的压力信号转换为数字信号，然后将数字信号发送至上述小波滤波模块5。上述示波器还进一步接收经过小波滤波模块5处理后得到去噪数据，并显示上述去噪数据。

在本发明的实施例中，小波变换具有以下性质：a.时域局部化特征；b.多分辨率特性；c.解相关特性；以及d.选基灵活性，其中，性质a和b决定了小波滤波方法能在去除噪声的同时，很好地保留信号突变或图像的边缘。也就是说，含噪信号经小波变换后，小波系数主要由噪声和信号细节特征组成。而小波滤波就是利用具体问题的先验知识，根据信号系数和噪声系数在不同尺度上具有不同性质的机理，构造相应规则，在小波域对含噪信号的系数进行处理。进行小波滤波的目的在于减小甚至完全剔除噪声系数，同时最大限度地保留信号系数，得到真实信号的最优估计。小波滤波首先不是平滑，而是试图去除所有噪声，保留所有信号，而并不考虑它们的频率范围。其次，是在小波域对小波系数进行处理。如此，在本发明的实施例中，上述小波滤波处理可以包括如下三个步骤完成：首先，对数字信号进行小波变换，得到小波域信号；其次，对小波变换后得到的小波系数进行非线性处理，滤除噪声；最后，对滤除噪声后的小波域信号进行小波逆变换。

具体地，在上述电磁阀测试系统进行响应特性测试时，供气部1向电磁阀提供气压；压力传感器3采集所述电磁阀2响应特性的原始数据；数据采集模块4获取所述原始数据并将所述原始数据的压力信号转化成数字信号；所述数字信号传输到小波滤波模块5；小波滤波模块5对数字信号进行小波滤波处理，并将处理后的去噪数据发送到显示模块6中显示出来。

采用了小波滤波可以更准确捕捉压力传感器3压力/电信号的上升/下降类突然变化；采用多分辨率的方法，可以非常好地刻画信号的非平稳特征，如边缘、尖峰等，细节信息完整；对信号进行去相关性处理，去噪效果更好，小波域比时域更有利于去除白噪声，因此通过小波滤波模块5处理后，可以去除很多噪声干扰信号，从而捕获到更加准确的去噪数据，使得系统能够更加准确的测试到电磁阀2的响应特性。

由上述可知，通过小波滤波模块5处理后，可以去除原始数据中的很多噪声干扰信号，从而捕获到更加准确的去噪数据，使得系统能够更加准确的测试到电磁阀的响应特性。同时由于上述系统与电磁阀是可拆卸的连接关系，因此可根据电磁阀类型、口径等不同更换接头与供气部和压力传感器连接，使得本系统具有多种类型/口径电磁阀测试功能。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，所述电磁阀测试系统还可以包括：减压阀7，设置在所述供气部1与电磁阀2之间，用于调节出气压力，将供气部1内的高压气体经减压阀7调整为电磁阀2的标称压力下的输入气压，提升电磁阀2的测试效果。

在本发明的一些实施例中，所述电磁阀测试系统还可以包括：压力表8，与所述减压阀7相连通，可用于测量减压后的气体压力。

图3显示了本发明另一个实施例所述的电磁阀测试系统的内部结构。该电磁阀测试系统可以用于测试电磁阀的密封性。如图3所示，该电磁阀测试系统除了包括供气部1以及可选部件减压阀7及压力表8之外，还可以包括密封性测试部。其中，所述密封性测试部用于测试电磁阀2的密封性。

在本发明的实施例中，上述密封性测试部可以包括：水箱9以及摄像头10。

其中，上述水箱9可选用透明材质制作而成，例如玻璃或者透明塑料，如此可以更加清楚的观察到是否有气泡产生。

上述摄像头10可以设置在水箱9的上方。上述摄像头10可以实时记录水箱9的图像，并可以多次进行过程回放，可对有无气泡等详细记录观察。

在上述电磁阀测试系统进行密封性测试时，在水箱9内放入适当的水，然后将电磁阀2放在水中，通过供气部1给电磁阀2提供气压。观察水箱9内的水是否有气泡产生，当有气泡产生时说明电磁阀2的密封无效，而当在规定时间内没有气泡产生时，则说明电磁阀2密封性有效。同时还可以进一步观察压力表8的值判断电磁阀2的密封性是否有效，当压力表8的读数明显降低时，说明电磁阀2的密封无效，当压力表8的读数变化在规定的范围内时，说明电磁阀2密封性有效。

在本发明的实施例中，为了可以更加方便的观察密封性测试的现象，所述密封性测试部包括：定时模块，用于设定对电磁阀2的密封性进行观察的时间段。

采用定时保压后观察有没有气泡并结合压力读数是否下降来判断电磁阀2有没有密封失效，可以对电磁阀2前施加一定气压并保持，可通过定时间段判断压力有无下降、定时间段观察有无漏气来判断有无失效。此外，通过摄像头10实时记录气泡，可多次回放，排除主观性等优点，简单可靠。

在本发明的实施例中，上述电磁阀测试系统还可以设置一个报警装置。该报警装置与压力表8电性连接，当压力表8超过了误差范围时，报警装置开始报警，提醒工作人员该电磁阀2的密封失效。

本发明还公开了一种利用上述一种电磁阀测试系统的电磁阀测试方法，通过该方法可以测试电磁阀的响应特性。如图4所示，该方法包括以下步骤：

S11：供气部1向电磁阀2提供气压；

S12：压力传感器3采集所述电磁阀2响应特性的原始数据；

S13：数据采集模块4将所述原始数据的压力信号转化成数字信号；

S14：小波滤波模块5对数字信号进行小波滤波处理，并将处理后的去噪数据发送到显示模块6显示。

可见通过上述步骤使得数字信号经过小波滤波模块5处理后，可以去除很多噪声干扰信号，从而捕获到更加准确的去噪数据，使得系统能够更加准确的测试到电磁阀2的响应特性。

具体地，所述响应特定包括开启时间和关闭时间，所述压力传感器3用于采集电磁阀2的开启时间和关闭时间的原始数据，其中，所述开启时间为电磁阀2出口压力为零，入口压力为额定压力，工作电压为额定电压时，测量电磁阀2阀芯打开时间，其测量方法采用压力—时间波形法，具体地指从加电开始计时，测量电磁阀2从加电至出口压力变为原来压力90％所需的时间。

所述关闭时间为电磁阀2出口压力为零，入口压力为额定压力，工作电压为额定电压时，测量电磁阀2阀芯吸合时间，其测量方法采用压力—时间波形法，具体地指从断电开始计时，测量电磁阀2从断电至出口压力变为原来压力10％所需的时间。根据试验情况，起始点可以定义为从压力信号开始上升的时刻。

在本发明的实施例中，上述S14中小波滤波模块5对数字信号进行小波滤波处理可以具体包括：

对数字信号进行小波变换，得到小波域信号；

对小波变换后得到的小波系数进行非线性处理，滤除噪声；

对滤除噪声后的小波域信号进行小波逆变换。

本发明还公开了一种利用上述一种电磁阀测试系统的电磁阀测试方法，通过该方法可以测试电磁阀的密封性。如图5所示，该方法包括以下步骤：

S21：将电磁阀2置于装有水的水箱9中；

S22：供气部1向电磁阀2提供气压；

S23：确定水箱9中是否有气泡产生以及压力表8的读数是否下降，在水箱9中有气泡产生或压力表8的读数下降时，执行步骤S24；否则执行步骤S25；

S24：判断电磁阀2密封失效；

S25：判断电磁阀2密封有效。

从上述步骤中可知，通过观察气泡和压力表8的方式来判断电磁阀2的密封性，使得测试结果更加直观，操作简单方便，并且同时通过对气泡的观察和对压力表8的观察，来判断电磁阀2的密封性，提高了判断结果的可靠性。

在一些实施例中，在判断电磁阀2密封性时通过定时模块定时间段判断压力有无下降、定时间段观察有无漏气来判断电磁阀2密封性有无失效。采用定时保压后观察有没有气泡及压力读数是否下降来判断电磁阀2有没有密封失效，可以对电磁阀2前施加一定气压并保持，可通过定时间段判断压力有无下降、定时间段观察有无漏气来判断有无失效。并配有摄像头10，实时记录气泡，可多次回放，排除主观性等优点，简单可靠。

现有的寿命评价多是基于工作寿命的评价，即电磁阀2可以动作多少次的耐久性方面的评价。对于长期贮存处于不工作状态下的电磁阀2来说，现有的贮存寿命评价多是基于其中单一性能指标进行贮存寿命评价的。另外，贮存寿命的评价需要基于主要性能指标综合进行。其主要性能指标包括电磁阀2响应特性(开启时间、关闭时间)以及密封性能，需要将响应特性和密封性能综合起来对电磁阀2是否失效进行判别(即开启时间、关闭时间、密封性任何一项超差即可判定电磁阀2失效)，目前基于电磁阀2响应特性以及密封性能的整体贮存寿命评价技术还没有。

基于上述情况，本发明还提供了一种电磁阀贮存寿命的测试方法。如图6所示，该方法包括以下步骤：

S31：采用多个温度环境。

在本发明的实施例中，可以根据实际使用环境来确定上述多个温度环境，并且应当保证在这些加速试验温度下电磁阀的失效机理和实际贮存环境下的失效机理是一致的。例如，根据实验数据，可以设定100℃、110℃、120℃、130℃这四个温度环境。

S32：在每个温度环境下分别投入一定样本量的电磁阀进行恒定应力加速试验。

S33：每个温度下均采用定时截尾的加速试验。

S34：采用上述的电磁阀测试系统的响应特性测试方法，测试出响应特性失效的样本，得到响应特性失效样本的失效时间；

S35：采用上述的电磁阀测试系统的密封性测试方法，测试出密封性失效的样本，得到密封性失效样本的失效时间；

S36：基于上述失效时间数据获得电磁阀寿命分布数据；

S37：基于上述电磁阀寿命分布数据和温度应力下的加速模型，计算得到加速模型参数。

在本发明的实施例中，上述加速模型可以采用与温度应力相关的阿伦尼斯模型。

S38：基于加速模型参数计算得到电磁阀常温下的贮存寿命。

在本发明的实施例中，上述步骤S38具体包括：通过第i个温度下的电磁阀加速试验的失效数据，假设检验器寿命分布(多是对数正态分布)；然后估计出(可以用极大似然估计法)这个温度下的对数正态分布的分布参数，即失效时间均值μi和失效时间均方差σi；由4个温度下的失效时间均值μi和温度，即可根据最小二乘法得到阿伦尼斯模型lnξ＝a+b/T中的系数a、b；再将常温下的温度代入阿伦尼斯模型中，即可推出常温下的贮存寿命。

通过上述方法可以实现通过对电磁阀响应特性测试和密封性检查，综合判断了电磁阀是否失效。实现了基于响应特性和密封性等主要贮存性能指标的电磁阀贮存寿命测试，贮存核心性能指标覆盖全面(包括开启时间、关闭时间、密封性能)，为电磁阀2的寿命提供了有效的数据。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

Claims (10)

1.一种电磁阀测试系统，其特征在于，包括：

供气部，所述供气部的出气口与电磁阀的进气端可拆卸连接；

压力传感器，设置在所述电磁阀的出气端；

数据采集模块，与所述压力传感器电性连接，用于将压力信号转换成数字信号；

小波滤波模块，用于接收所述数据采集模块发送的数字信号，对所述数字信号进行小波滤波处理；

显示模块，用于接收所述小波滤波模块处理后的去噪数据，并将所述去噪数据进行显示。

2.根据权利要求1所述的电磁阀测试系统，其特征在于，所述测试系统进一步包括：

减压阀，设置在所述供气部与电磁阀之间，用于调节出气压力；

压力表，与所述减压阀相连通，用于测量减压后的气体压力。

3.根据权利要求1或2所述的电磁阀测试系统，其特征在于，所述测试系统进一步包括：密封性测试部，用于测试电磁阀的密封性。

4.根据权利要求3所述的电磁阀测试系统，其特征在于，所述密封性测试部包括：

水箱；

摄像头，设置在所述水箱的上方。

5.根据权利要求4所述的一种电磁阀测试系统，其特征在于，所述密封性测试部进一步包括：定时模块，用于设定对电磁阀的密封性进行观察的时间段。

6.一种电磁阀测试方法，其特征在于，包括：

向电磁阀提供气压；

采集所述电磁阀响应特性的原始数据；

将所述原始数据的压力信号转化成数字信号；

对所述数字信号进行小波滤波处理；以及

显示处理后的去噪数据。

7.根据权利要求6所述的电磁阀测试方法，其特征在于，所述响应特征包括：开启时间和关闭时间，其中，所述开启时间指从加电开始计时，测量电磁阀从加电至出口压力变为原来压力90％所需的时间，所述关闭时间指从断电开始计时，测量电磁阀从断电至出口压力变为原来压力10％所需的时间。

8.根据权利要求6所述的电磁阀测试方法，其特征在于，对所述数字信号进行小波滤波处理包括：

对所述数字信号进行小波变换，得到小波域信号；

对小波变换后得到的小波系数进行非线性处理，滤除噪声；以及

对滤除噪声后的小波域信号进行小波逆变换。

9.根据权利要求6所述的电磁阀测试方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：

将所述电磁阀置于装有水的水箱中；

向电磁阀提供气压；

确定水箱中是否有气泡产生以及压力表的读数是否下降，在水箱中有气泡产生或者压力表的读数下降时，判断电磁阀密封失效；以及在水箱中没有气泡产生或者压力表的读数没有下降时，判断电磁阀密封有效。

10.一种电磁阀贮存寿命的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用多个温度环境；

在每个温度环境下分别投入一定样本量的电磁阀进行恒定应力加速试验；

在每个温度下均采用定时截尾的加速试验；

采用如权利要求6的电磁阀测试方法确定各样本的响应特征，测试响应特性失效的样本，得到响应特性失效样本的失效时间；

采用如权利要求9的电磁阀测试方法确定各样本的密封性，测试出密封性失效的样本，得到密封性失效样本的失效时间；

基于失效时间数据获得电磁阀寿命分布数据；

基于寿命分布数据和温度应力下的加速模型，计算得到加速模型参数；

基于加速模型参数计算得到电磁阀常温下的贮存寿命。