基于虚拟仪器的电液伺服阀故障诊断方法

    基于虚拟仪器的电液伺服阀故障诊断方法     在工程测试技术领域，分析两个信号或一个信号在一定时移前后之间的关系，常采用相关分析法，由互相关函数的性质可知，若两个函数是同频率的周期信号或者包含有同频率的周期成分，即使互相关函数也不收敛并会出现该频率的周期成分。由电液伺服阀的压力增益特性可知，在阀的零位附近负载压力与输入电流 近似成线性关系，即和是相关的。若电液伺服阀无故障，当输入一定频率的电流时，负载压力应保持相同的频率成分，两者的互相关函数将不会收敛。若电液伺服阀出现故障，输出信号的频率会发生变化，互相关函数将会很快衰减。因此，我们可以根据互相关函数曲线的特征判断电液伺服阀是否有故障存在。互相关函数可用相关测量仪测量。相关测量仪有模拟式和数字式两种。模拟式相关测量仪的专业化程度和成本较高，使用不便。数字式相关测量仪是将整个系统集成在电路板上，采用高级编程语言实现相关测量。虽然降低了成本，但还是受到一定程度的应用限制。创建一台数字相关测量仪，再利用相关测量仪就可以构建出电液伺服阀故障诊断系统。系统组成主要有电液伺服阀测试系统、 压力传感器、数据采集卡、CD机和显示设备等。      数据采集卡是数字相关仪的关键部分，是试验分析和常昂贵，本试验采用了模拟故障的方法，即采用切断和接通数据采集卡信号线的方法实现故障模拟。若伺服阀出现故障如某一位置处卡死又复位，那么采集的信号将是非周期性信号，因此，上述模拟故障与实际情况是相符的。试验结果显示随着稍微增大，相关结果很快就衰减，直至趋近于零。试验表明，可以利用相关曲线特征虚拟仪器数据的主要来源，其精度也会直接影响数据分析的结果，本文采用 软件开发了电液伺服阀故障诊断系统程序。试验时由程序产生一个周期信号通过数据采集卡输入电液伺服阀，然后由压力传感器采集阀的压差信号，用数字滤波器对采集的信号滤波以消除噪声干扰，最后求相关函数值并显示和存储结果。

    试验研究     为验证本文提出故障诊断方法的有效性，我们做了大量试验研究。由虚拟仪器给电液伺服阀输入电流信号，同时采集压差信号，经数字滤波后进行互相关分析并显示结果。在阀正常状况下，经多次试验，无论输入信号的幅值 或频率如何改变，试验结果表明二者是相关的，无论时移为何值相关函数值都不衰减，这表明阀是正常的，在阀有故障的试验中，由于电液伺服阀非进行现场在线实时监测诊断电液伺服阀是否出现故障，为提高工作效率，减少经济损失提供一种简便方法。

    结论     利用虚拟仪器技术和相关原理，采用本文开发的电液伺服阀故障诊断系统，可以检测出电液伺服阀的故障。该 方法为大型复杂系统的故障诊断提供了帮助，也为其它类似的设备故障诊断提供了有价值参考。