测试装置（共10篇）
测试装置 篇1
1 概述
在铁路部门, 除部分实例之外, 历来车辆的加、减速依赖于钢制车轮与钢轨的摩擦 (黏着) 。以往在“开始降雨及落叶多的季节, 车轮易打滑”之类情况下, 要凭借司机的经验与技能来掌握列车的运行。而近年来, 以高效运用为目标, 要求最大限度地使用黏着力及制动力。2000年发生的中目黑站内列车的脱轨碰撞事故调查研究, 已查明轮轨间的摩擦系数对于小半径曲线上的爬轨脱轨有较大的影响。而且, 如果摩擦系数大, 则会扩展小半径曲线内侧钢轨的波状磨耗。
摩擦系数受各种因素的影响, 例如车轮与钢轨间的夹杂物, 以及各车轮或钢轨的表面状态等。以往, 日本铁道综合技术研究所曾开发“蠕滑黏着试验车”, 用于直接测试轮轨间的黏着系数, 而为了调查每个车轮的状态及钢轨的表面状态与摩擦的关系, 需要直接以车轮或钢轨本身为对象的测试摩擦系数的方法。作为钢轨的摩擦系数测试手段, 有“钢轨摩擦系数测量仪”, 不过, 还没有能按照踏面及轮缘等不同部位简便地测试车轮表面摩擦系数的装置。因此, 受上述列车脱轨碰撞事故启示, 开发了运用车辆不落轮摩擦系数测试装置“μ测试器”。以往, 曾一边在铁道综合技术研究所的试验车及JR各铁路公司实车的轮轴上进行摩擦系数的测试, 一边对装置的结构及测试方法做了改进。本文将介绍“μ测试器”的结构与测试方法、测试结果实例, 同时介绍最近开发的摩擦系数测试器。
2“μ测试器”的测试原理与结构
2.1 测试原理
以钢轨为测试对象的“钢轨摩擦系数测量仪”是在钢轨轨头顶面上放置钢制测头, 根据沿钢轨长度方向牵引 (拖动) 该测头时的自重与牵引力 (拉力) 的比值, 求出摩擦系数。“μ测试器”则是以车轮的曲面为测试对象, 由于让测头在测试表面上移动是困难的, 所以用弹簧力将测定滚子压紧在车轮踏面、轮缘的待测定表面上之后, 在一点上滑动旋转, 根据当时的旋转阻力矩与压紧力之比, 求出摩擦系数 (图1) 。
2.2 装置主体的结构
首先, 作为研究用的装置, 开发了能适应所有形状车轮及测试方向的无约束测定型“μ测试器”。而且, 使用“μ测试器”反复进行测试, 积累了专业知识之后, 制作了能较方便测试的“μ测试器” (相对于最初的“μ测试器”, 定名为“轻便型μ测试器”) 。其测试原理相同, 都是用弹簧力提供 (测头) 压紧力, 以及测试滚子在测试面上的一点滑动旋转的测试原理。下面将阐述各种“μ测试器”的结构。
(1) “μ测试器”的结构。
为适应现场实际车辆测试中的多种测试条件, “μ测试器”结构是在能用强力磁铁固定在车轮内侧面的台座上安装测试部 (图2) 。由于利用磁铁进行固定, 车轮内侧面的固定位置也较为自由, 能够从车轮轮缘部到踏面的非轮缘侧, 测试车轮与钢轨接触形成的几乎全部接触区域的摩擦系数。由于要测试像车轮那样的曲面, 随着安装部位不同, 测试部自重对于法向力的影响程度有所改变。为排除这种影响, 在测头部安装了消除自重影响的机构 (图3) 。另外, 由于准备了符合测试部要求的台座, “μ测试器”不仅能测试车轮的摩擦系数, 而且, 也能测试钢轨及轨道轮等的摩擦系数 (图4、图5) 。
(2) “轻便型μ测试器”的结构。
“μ测试器”是以研究为目的而制作的, 测试的自由度大, 而测试器的设置则需要时间。此外, 结构上有重要零件暴露, 操作时需要稍加注意。因此, 尽可能将结构纳入壳体内, 并简化布置, 制作了容易操作处理的“轻便型μ测试器” (图6) 。“轻便型μ测试器”通过4个支承脚在测定面上定位, 以便测试滚子垂直地紧压在测试表面上。由于在测试滚子部配置平衡重量 (配重) , 消除了自重的影响。根据制作“μ测试器”的经验, 测试滚子的驱动量也要取最小限度, 测试后的钢丝绳的卷绕也实现了自动化。由于用4个支承脚定位, 待测定表面需要有一定的面积, 而对于轮缘直线部位的测试, 由于准备了另外途径来支承的夹具, 也就能测试该部位了。用“μ测试器”不能测试的平板的摩擦系数, 用“轻便型μ测试器”是能测试的。
2.3 装置的结构
“μ测试器”、“轻便型μ测试器” (下面除非有特别说明之外, 将两者同时称为μ测试器) 都使用共同的控制测量仪。控制测量仪内置驱动μ测试器主体的脉冲电动机的供电电源, 以及测定压紧力、拉力的测力传感器用动态应变放大器, 用电缆与主体连接 (图7) 。控制测量仪采用市场购入的硬盘数据记录器, 记录测试中压紧力与切向力的时间波形 (图8) 。此外, 可用数字显示压紧力, 也可利用LED指示灯显示, 提高了可操作性。开始测试时用数字显示压紧力, 测试结束之后能显示摩擦系数测试值 (速报值) 。另外, μ测试器的测试滚子与拉力测试用测力计之间设有2个以上的滑轮, 为获得更高精度的测试值, 预先测试了各拉力 (钢丝绳牵引力) 中的运行阻力成分, 测试结束后, 经另外途径进行了速报值的修正, 目前还在实施改进, 以便能显示出修正后的摩擦系数。
3 测试顺序
图9表示利用μ测试器测试摩擦系数的顺序。下面以“轻便μ测试器”为例, 就各项目予以阐述。
(1) 设置。
利用适合于各测试部位的夹具, 设置μ测试器主体。通过4个支承脚 (利用夹具维持2个支承脚与夹具支承面的协调) , 调整夹具位置, 要求μ测试器主体相对于测定面不出现间隙 (主体不摇晃) 。
(2) 砂纸打磨 (整理测试用滚子表面) 。
在凹状曲面上, 使用粘贴了砂纸 (400#) 的专用夹具, 整理测试滚子表面。由此, 消除以往测试中附着在滚子上的磨耗粉末, 使由于微小的磨耗导致变形的测试滚子表面形状恢复到原状。
(3) 丙酮清洗。
为了清除砂纸打磨后的污垢, 以及以前测试时从测试表面带到测试滚子表面上的夹杂物, 用丙酮清洗测试滚子表面。即用棉签沾上丙酮, 并涂敷在测试滚子表面上, 再使测试滚子旋转。表面夹杂物因含油脂成分, 所以, 有必要用有机溶剂进行清洗。
(4) 擦拭干净。
作为丙酮本身所含杂质中有不挥发性成分。为消除这些成分, 要用棉签擦拭干净。在装置的设计意图上, 要求测试滚子在测定表面的一点上滚动旋转, 测试滚子表面状态具有对摩擦系数测试值容易产生影响的特性。因此, “丙酮清洗”与“擦拭干净”的精细处理质量好坏, 决定摩擦系数测试值的稳定性, 这类工作需要一点经验。
(5) 加载。
将μ测试器主体设置在测定表面上, 利用压紧螺钉施加载荷, 以便施加所要求的压紧力。一次压紧螺钉加载之后, 在一系列的作业中, 基本上无需再次对压紧螺钉进行调整。
(6) 测试。
如已施加了载荷, 马上就可过渡到测试。要求到测试结束 (约经过10s) , μ测试器主体呈现不移动状态, 可靠地固定。测试时, μ测试器主体与测试表面之间如有间隙, 测试中压紧力将出现变动。
(7) 测试位置的微量移动。
由于滚子在测定表面的一点上滑动旋转, 为确保测试值的可靠性, 需要进行多点测试。稍微挪动一下测试位置, 再次进行测试。测试时, 所见到的接触面积即便估计值较大, 也小于1mm见方, 所以, 如果测试位置挪动2mm, 就可以在新的测试表面上进行测试了。目前, 测定表面的每一部位大体以5点为目标, 进行多点测试。
4 测试结果实例
4.1 实车车轮的摩擦系数测试结果
在众多铁路管理人员协助下, 对多种类型的营业车辆用车轮实施了摩擦系数的测试。图10是以车轮旋削后的运行里程为横轴, 表示的摩擦系数测试结果。图10中归纳并表示了车种A与车种B的公司及运用线路区间不同的情况。另外, 由于是现场的测试, 测定环境也不会一成不变。而摩擦系数在0.2~0.5的范围内, 踏面部与轮缘部的测试值并没有大的差异。另外, 当时测定时并没有对车轮进行有效地涂油。
4.2 油脂夹杂物的影响程度调查
随着油脂及锈等介于钢轨与车轮的金属表面之间, 摩擦系数会出现大的变化。因此, 为了验证是否可以把握测试表面上存在夹杂物对摩擦系数的影响, 使用μ测试器进行了试验。
钢轨/车轮间的夹杂物中, 可认为抑制钢轨及轮缘磨耗用的润滑油是降低摩擦系数的主要原因。将这类油脂涂敷在测试面上, 测试了摩擦系数。对于在测试表面的一点上滑动旋转的μ测试器, 由于考虑到清除测试滚子上的夹杂物油脂难以体现出其影响, 所以除了取通常的压紧力14 N (最大接触表面压力约700MPa, 相当于空车时客车车轮/钢轨间的最大表面压力) 之外, 也取压紧力4N, 在减小压紧力条件下 (按压紧力不同的测试条件) 进行了测试。使用的油脂有钢轨地面涂油用的润滑脂系阿拉丁油, 由车上向钢轨轨距角喷射的低粘度钢轨油, 而且, 还用了混合上述两种油、脂的润滑油。
与没有夹杂物的干燥状态的情况做了比较, 摩擦系数降低最显著的是润滑脂系阿拉丁油。接下来, 确认了按照油、脂混合物、低粘度钢轨油的顺序, 摩擦系数依次降低 (图11) 。设定的压紧力较小时, 这种趋势会显著地呈现出来。使用μ测试器调查油脂等夹杂物对摩擦系数的影响时, 如果减小压紧力, 则可以把握某种程度的发展趋势。
5 移动式μ测试器 (开发之中)
在利用μ测试器测试摩擦系数方面, 如前所述, 测试滚子在测定表面上一点滑动旋转, 为了获得正确的测试值, 有必要进行多点测试。此外, 随着表面夹杂物种类不同, 也存在难以把握夹杂物影响的缺点。因此, 开发了“移动式μ测试器”, 该装置是在车轮踏面上一边以某一恒定的滑移率移动, 一边测试摩擦系数的装置 (图12) 。由于边移动边测试, 可以在一次测试中获得合理的测试值, 并且, 也可容易把握表面夹杂物的影响。该装置尚处在开发试制阶段, 不断改进后会更加实用。
6 结束语
开发了在不落轮状态下能简易地测试车轮摩擦系数的装置“μ测试器”。实际测试各种车轮, 深入开展了测试方法的研究, 正确地进行测试滚子的表面整理及清扫作业, 保持滚子均匀的表面质量, 对于消除测试数据的波动, 提高测试精度是有效的措施。
由于使用了μ测试器进行摩擦系数测试, 可掌握车轮各部位摩擦系数的变化, 以及把握测试环境和涂油状态等表面夹杂物的影响。以车轮为测试对象的本装置, 有助于黏着特性及脱轨原因的解释, 今后还要在继续获得铁路管理人员的协助下, 进一步研究开发。
测试装置 篇2
一种工作面支护模拟过程声发射测试装置
技术领域：
本实用新型涉及一种工作面支护模拟过程声发射测试装置，其适用于矿山、隧道、地下工程中取出的岩石进行直剪试验过程的声发射测试。
背景技术：
矿山井下冒顶、顶底板突水、冲击地压等灾害事故时有发生，给国家和人民的生命财产造成极大危害，这些灾害事故的发生均与岩体破裂失稳密切相关。岩石材料在承受荷载时，其内部将产生局部弹塑性能集中现象，当能量积聚到某一临界值之后，引起微裂隙的产生与扩展，必然伴随弹性波或应力波在周围岩体中的快速释放和传播，产生声发射现象。通过对声发射信号的采集、处理、分析研究，可以推断其内部的形态变化，反演其破坏机理，预测其破裂失稳。弹性波或应力波的释放过程，相对于较大尺度的岩体，由于高频衰减得快，检测到信号的频率较低但是能量大，通常在20～200Hz，称为微地震；对于小尺度的岩样，检测到的波的频率通常大于200Hz并且能量很小，称为声发射。虽然岩样和岩体的尺度及微震信号能量差别很大，但其原理是相似的。声发射现象是岩石剪切破裂失稳的前兆信息，研究科学合理的岩石剪切破裂声发射实验方法，在实验基础上探讨声发射信号与岩石内部损伤演化过程的关系，得出符合实际的岩石剪切破裂声发射预测方法，对于采用声发射（微地震）监测技术预防灾害事故发生具有重要理论意义。
岩石力学直剪试验装置与声发射测试装置相结合，能够监测岩石剪切破裂过程中产生的声发射信息，进而利用声发射信息预测岩石损伤破裂的演化过程。
本系统引进的试验机是由目前比较先进的岩石力学直剪试验仪，提供一种结构简单成本低廉，便于携带、易拆卸与安装、使用的岩石力学直剪试验仪。
这种岩石力学直剪试验装置容易进行岩石力学剪切试验，进而获得岩石的力学和变形参数，如c、和剪切强度、抗压强度，以及变形。其存在以下的不足：
① 现有的岩石力学直剪试验仪测试的数据通过压力表得出，没有分析系统装置，无法进行高精度的测试；
② 实验过程中对试块的内部破坏不能进行实时动态监测；
③ 对试件的内部破坏区域分布不能观测到，而只能得到破坏的结果；
④ 对于岩石内部损伤程度、能量积聚程度与剪切应力、抗压强度随时间变化的关系不能反映出来；
100002
2010.2因此，需要对上述岩石力学直剪试验仪进行改进。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于解决现有的岩石力学直剪试验仪没有声发射测试装置，存在的如下问题：测试的数据通过压力表得出，没有分析系统装置，无法进行高精度的测试；实验过程中对试块的内部破坏不能进行实时动态监测；对试件的内部破坏区域分布不能观测到，而只能得到破坏的结果；对于岩石内部损伤程度、能量积聚程度与剪切应力、抗压强度随时间变化的关系不能反映出来。
解决以上技术问题所采用的技术方案是：一种岩石力学直剪过程声发射测试装置，它包括底座（2）用于放置下剪切盒（4），其内部有一个圆柱形槽用于放置剪切环（5），剪切环内部设置成任意形状的槽子用于放置不同形状试件（6），上剪切盒（8）内部可以放置传力铁块
（7）；传感器（9）穿过上、下剪切盒以及剪切环四周共打的12个槽孔与岩石试件接触，其中下剪切盒与剪切环的槽孔是对应的，对应需要安装8个传感器，外接到声发射的8个通道，进行剪切试验时，利用上压头法向加载，水平压头水平加载，试块将沿着剪切面破坏，8个传感器接收信号通过8个通道传输给声发射测试装置，得出的数据经测试装置分析。
本实用新型具有的优点和积极效果是：上、下剪切盒以及剪切环四周预留12个槽孔，其中下剪切盒与剪切环的槽孔是对应的，共8个对应槽孔，将8个传感器穿过这8个对应槽孔与试件直接相连；为便于安装传感器，每个传感器最大直径与槽孔的直径相同，传感器与试块相连部分涂抹粘合剂。使用这样一种岩石力学直剪试验过程声发射测试装置，用声发射测试装置代替原试验仪的压力表进行测试，从而能实时监测试件微观结构上的多种参数之间随时间变化的关系。
附图说明：
图1是现有的试验仪受压部件图；
图2是本实用新型的布置示意图；
图3 是下剪切盒立体图；
图4是下剪切盒俯视图；
图5是上剪切盒立体图；
图6是上剪切盒俯视图。
图中：1—上压头；2-底座；3-水平压头；4-下剪切盒；5—剪切环；6—试件；7—传力
铁块；8—上剪切盒；9—传感器。
具体实施方式：
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如果要做某一种不同含水状态下砂岩剪切过程中声发射特性试验研究，首先选取一组砂岩试样，采用湿式加工法将所采集的砂岩试样加工成长、宽、高均为40mm的正方体试件，试件加工成形后，再使用Cw600,Cw800,Cw1200和Cw2000四级砂纸对试件表面进行分级打磨，使其各端面平整度误差控制在0.02mm以内。试验考虑了饱和度分别为0%、50%和100%三种不同含水状态。根据相关试验规范要求，三种典型含水状态下试件的具体处理方法如下：（a）饱和度为0%：将试件置于105℃的烘箱内烘干48h;(b)饱和度50%：以饱和含水率为标准，将试件烘干后置于纯水中浸泡1h；（c）饱和度为100%：将试件烘干后置于水中煮沸6h。
测试装置 篇3
[关键词] 保护测控装置 自动测试软件 IEC 61850
[中图分类号] TM7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-2583（2014）01-0030-06
1 引言
随着国家智能电网的快速发展和变电站自动化程度的提高，自动化继电保护和测控装置在电网中的应用越来越普遍，对该类装置的要求也越来越高，因此全国许多电力公司对于220kV及以上电压等级变电站中新入网的所有测控装置都需要进行精度校验，但该类校验需要对大量数据和参数进行检测分析，耗费许多人力物力，日益成为一项繁重的工作，也迫切需要寻找一种自动高效的检测方法。
目前电力系统智能保护测控装置的检测工具都是单一变量输出模式，需要人为手动变换变量参数才能改变输出电气量，测试功能比较简单固定，无法根据用户需求自动变换变量输出和接收装置反馈数据。本文主要从这一需求出发，根据现有的技术规程和技术标准，开发编制自动测试系统，并模块化各种试验软件，形成适用于多种厂家、多种型号的保护测控装置的自动测试系统，提高工作效率和自动化水平，减少人为失误和劳动强度，使试验仪器更好的服务于电力生产，该类产品和应用软件具有较高的实用性和广阔的应用前景。[1-3]
2 继电保护测控装置自动测试系统概论
2.1 继电保护测控装置的发展历程[4-6]
第一代微机型继电保护试验仪，以单片机为智能控制器，计算速度较慢，精度较差。第二代微机型继电保护试验仪，以PC机做为智能控制器，采用DOS操作系统，具有较强的计算功能，精度能达到0.5级。第三代微机型继电保护试验仪，以PC机和串口为硬件基础；软件采用Windows界面，界面友好；功能模块化，具有可扩展电压、电流插件，能实现连续变频。
第四代微机型继电保护试验仪，充分利用网络技术和数据库技术，具有良好的技术支持、方便的用户服务及灵活的硬件扩展特点；性能高、精度高，能实现实时仿真，可自动生成试验报告，具有辅助专家功能等。
2.2 继电保护测控装置的检测现状
电网的安全稳定离不开保护测控装置的安全可靠运行，保护测控装置安全可靠运行的基础是提高保护测控装置的完好率和运行率。由于各种原因，必然会出现影响保护测控装置安全运行的种种缺陷，如果这些缺陷在检验工作中没有及时检查出来，就可能成为电网系统安全稳定运行的隐患，因此，测控装置检验质量对电网安全稳定具有重大意义。
目前我国对保护测控装置的检测主要由人工完成。但是随着我国电力系统快速发展和减人增效策略的实施，各单位人均维护设备数量不断增多，加之新产品、新技术不断采用，尽管测试人员付出巨大努力，但由于人员素质、仪器仪表等方面因素，使得保护测控装置检验工作不够规范，未能严格按照国网公司规程和省公司颁发的规程或作业指导书执行。保护测控装置检验工作中经常出现检验项目“缺项、漏项”，试验报告不够统一、规范等问题。而且检验工作因人而异，使得检验质量受到影响，同时变电站现场停电检修时间较短，人工检测保护测控装置效率较低。
3 保护测控装置自动测试系统的原理
保护测控装置自动测试系统分为硬件和软件两部分，硬件部分由保护测控装置主机、保护测控装置校验仪、PC计算机三部分组成。软件部分由保护测控装置软件和自动测试系统软件两部分组成。保护测控装置自动测试系统软件由报告模板编辑模块、测试模板编辑模块、测试主程序、通信规约引擎、通信模板编辑模块组成。保护测控装置自动测试系统原理如图1所示。
如图1所示测试系统根据检验规程系统向测控装置校验仪发送控制命令，校验仪输出对应的测试状态，保护测控装置响应测试并通过通信规约返回给测试系统，测试系统根据保护测控装置的当前状态智能计算保护测控装置的测试项目是否合格，并能够生成规定格式的测试报告。
4 自动化测试软件的关键技术实现
4.1 脚本语言
目前软件开发领域常用的开发工具VC，Delphi，VB，PowerBuilder等，这些开发工具都是当前较为流行的系统开发工具，基本上都能满足开发要求，各有所长、各具优势。
在保护测控装置自动测试系统中选择通用的开发平台Visual C++，结合数据库和图表绘制软件，使开发的软件平台具有界面友好、操作方便、功能完善等优点，并兼顾可扩展性和兼容性等系列问题。
4.2 通信方式
电力系统日趋复杂化和智能化，微机型智能继电保护测控装置的种类也日趋多样化。元件保护，线路保护，辅助保护，智能配网终端及用于测量控制的各类测控装置层出不穷。随着变电站自动化技术的发展，越来越多的多功能智能电子设备（intelligent electronic device，IED）被集成到系统中[7]，它们具有强大的处理能力和通信能力，但缺乏统一的通信标准，IED 间无法方便地进行信息共享。实践证明，IEC 61850标准能很好地解决各厂商设备间的互操作性问题，同时运用抽象通信服务接口技术将应用与具体协议分离，是一种面向未来的标准（具有后向兼容性）[8]。IEC 61850标准的引入改变了传统变电站自动化系统的功能结构、通信结构，也对变电站的设计、实现、测试、运行、培训、维护等工作提出了新的要求。
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随着IEC 61850标准的推广实施，越来越多的厂商加入到该阵营中，更多的基于标准的设备将投入变电站自动化系统中。为了适应市场的需求，通过分析国内各大保护测控装置生产厂家的测控规约情况，保护测控装置自动化测控软件设计开发了基于IEC 61850 标准的规约平台，建立了可用于编辑各种类型的保护测控装置的通讯规约模块，并建立了保护测控装置通讯规约模块库。该规约模块具有良好的扩展性，规约库可以不断添加，以支持多个厂家的保护和测控装置。
目前该规约数据库提供了：南瑞继保、南瑞科技、国电南自、北京四方、许继电气、东方电子、上海惠安等主要测控装置生产厂家主流产品的通讯规约支持，并可按用户要求定制规约。在此保护测控装置自动化测试系统中设计了“同期测试-规约选择”对话框，以用来选择适当的规约文件。
5 保护测控装置自动化测试软件的实现
5.1 软件开发
该自动化测试软件是与电力自动化测试装置配套使用的专用测试软件。测试软件安装在台式或便携式计算机上，运行在Windows XP或Win7操作系统下。测试装置使用USB信号线或以太网双绞信号线与计算机连接，由测试软件对测试装置进行联机控制。该软件主要由报告模板编辑模块、测试模板编辑模块、测试主程序、通信规约引擎、通信模板编辑模块组成。该自动化测试平台主界面分为系统配置、测试项目、系统工具、技术支持等页面，该软件的可实现功能如图2所示。
在软件测试项目中，列出了该测试软件的各个测试功能单元，点击这些测试功能即可进入相应测试单元对保护测控装置进行相关测试。该测试软件开发了手动测试、交流采样自动测试、测控装置同期测试、开关量测试（包括SOE顺序测试、遥信测试、遥控测试等）、谐波测试、电测量变送器自动测试等多个测试功能单元，针对变电站测控单元、变电站计算机监控系统、电测量变送器等电力自动化设备、系统提供了完备的测试解决方案。
5.2 交流采样自动测试单元
交流采样自动测试单元可用程控方式自动校验测控装置的交、直流采样误差。该测试单元依照国家电网公司《Q/GDW 140-2006交流采样测量装置运行检验管理规程》等规程的要求，用于自动校验测控装置、RTU等交、直流采样设备的测量准确度和进行频率、三相不平衡等影响量测试。
（1）交流采样基本原理
交流采样是指按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样，再用一定的数值算法求得被测量，它与直流采样的差别是用软件功能代替硬件功能。交流采样自动测试单元可用程控方式自动校验测控装置的交、直流采样误差。采用微机检测交流电量主要是对电压（U）、电流（I）、有功功率（P）、频率（f）等进行监测。其中频率F的测量比较简单，一般是选母线电压通过过零比较器转换为方波计算出方波的周期，再求倒数即得频率。
将其离散化处理，以一个周期，以一个周期内有限个采样电压数字量来代替一个周期内的连续变化的电压函数值。则：
注：△Tm—相邻两次采样的时间间隔；
Um—第n-1个时间间隔的电压采样瞬时值；
N—一个周期内的采样点数。
同理，交流电流有效值计算公式：
计算一相有功功率的离散化公式为：
（2）交流采样的软件实现
该自动化测试软件测试单元可实现全自动闭环校验，测控装置通过通讯线与测试用计算机联机，测试软件与测控装置通讯，实时获取和解析遥测、遥信等测控装置上传报文，可自动得到交直流采样测量值的测试过程。
校验仪顺序按设定的校验点自动输出，与测控装置进行通讯，自动读取相应的校验结果报文，自动计算校验误差和进行结果评估。
5.3 手动测试单元开发
为方便对自动测试过程中出现的问题进行重复测试和分析，自动测试软件开发了手动测试的功能。手动测试单元提供了对测试装置输出、测量、开关量等功能的灵活控制。可以直接设置或按变化步长设置交、直流电压、电流、功率输出和开关量输出状态，并实时查看小信号模拟量测量结果和开关量输入状态。
本文对保护测控装置自动检测系统原理进行了分析，并在此基础上开发了一套自动检测软件。实际应用表明，该自动测试软件能够对变电站保护测控装置按照测试规程要求完成各个测试项目的自动测试，且比人工测试的时间缩减了60%，大大提高了测试效率，降低了测试人员的技术门槛。该自动测试软件的成功应用，减小了变电站的停电时间，提高了经济效益。
参考文献
[1] 阎常友，李兆成，范琦，等. 分布式向量监测系统单元测试软件的开发. 电力系统自动化，2004 ，28 （19） ：53255
[2] 李国杰，张丹，姬希娜，等. 变电站子站设备通信协议一致性测试系统的开发. 电力系统自化，2006 ，30 （15） ：26229
[3] 李娟，焦邵华，肖仕武，等. 异地多端电力系统实时闭环仿真测试系统. 电力系统自动化，2007 ，31 （10） ：972100
[4] 王大鹏. 电力系统继电保护测试技术[M]. 北京：中国电力出版社，2006
[5] 孔林. 基于双工控机的微机继电保护测试仪研究与实现[D]. 武汉：华中科技大学，2009
[6] 杨利水. 继电保护及自动装置检验与调试[M]. 北京：中国电力出版社，2008.
[7] 杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势[J].中国电机工程学报，1996，16（3）：145-146
[8] 吴俊兴，胡敏强，吴在军等，基于IEC61850标准的智能电子设备及变电站自动化系统的测试.电网技术.2007
2013年全球处理器芯片出货量增加24%
据外媒EETasia报道，市场调研机构IHS发布预测指出，2013年受智能手机及平板电脑销量大幅增长的推动，全球处理器芯片出货量将增加24%。预计全球处理器微出货量今年年底将达到15亿片，2012年为12.1亿片。市场分析公司补充，今年每季度的数字与去年同期相比都将会有显著提升。
今年上半年取得了稳健增长，第一季度较去年同期增长27%，二季度高达24%。同时三季度预计为19%，而第四季度的增长预计将达到24%。
“如果不是因为智能手机和平板电脑整个处理器市场不会如此健康，”IHS处理器研究
部门的高级分析师Gerry Xu说。“推动微处理器业务增长的PC市场增速放缓，新的移动平台奋起直追，带动处理器出货量的快速增长。”
平板电脑处理器出货量数量特别巨大，从2012年二季度的3830万增长到今年同期的5350万，相当于40%的增长。智能手机处理器出货量略为逊色，仅从1478万增加到2042万提升38%。
PC方面笔记本电脑处理器出货量今年下降2%，台式机则更为显著下降13%。高性能服务器部分处理器出货量有比较好的增长，二季度与去年460万提高至480万。（EETasia）
剪切装置测试系统设计 篇4
在钻井、测井等井下仪器在作业过程中,当工作压力超过规定值时,就会造成仪器或工具损坏、断落等事故发生。这类事故在国内外常有发生。销钉剪切试验装置是一种用于精确测量剪断和挤压装配在封隔器等其他井下工具上剪钉、剪切环力大小值和一些弹性工具的伸缩应变的测试装置。本剪切检测装置真实的模拟工具的使用情况,精确测试剪断销钉的力值、剪切强度及形变量的大小,使井上操作更加精确和具体化。本次设计旨在准确的测出销钉剪切强度,在原有液压系统的基础上,根据测试环境选用探头、设计硬件电路及测试软件,使测试装置结构简单、操作方便、成本低廉、测试精度高、安全可靠。
1销钉剪切测试系统硬件设计
以液压系统为研究对象,开发精准的测试系统,可在不同规格、不同材质、不同销钉数量的情况下,给以精确的测试结果。选用感知位移和压力的传感器及高精度的数据采集卡,数据采集卡的传输方式为USB总线传输,可直接和计算机的接口相连来传输数据,与上位机软件构成试验数据的采集、处理、保存以及波形分析系统。销钉剪切试验装置的结构主要由三部分组成 :液压系统,模拟地层、钻具装置,探头及硬件电路。
1.1液压系统
图1为液压传动系统的组成结构。其工作原理是液压泵从油箱吸油,液压泵把电动机的机械能转换为液体的压力能。液压介质通过管道经节流阀和换向阀进入液压缸无杆腔,推动活塞上移,液压缸的有杆腔排出的液压介质经换向阀流回油箱。换向阀换向之后液压介质进入液压缸有杆腔,使活塞下移。改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。液压系统的压力可通过溢流阀调节。
1.2模拟地层及钻具的机械构造
将销钉经图2所示内筒的螺纹卡在中轴的卡槽上,外筒经工作台螺纹固定卡紧内筒,作为模拟地层。中轴、销钉、内筒构成模拟钻具,销钉是装配在封隔器等其他井下工具上的螺钉。
装置原理图如图2所示,当销钉装上后,将工作手柄打到开,活塞杆链接着中轴,模拟钻杆钻进,此时活塞杆推动中轴上升,这一过程中剪断销钉,当听到内筒掉下的声音时,销钉剪断,剪切完成。此时将控制档位的手柄拉在关,活塞杆下降,回到初始位置,为下次试验做准备。在这一过程中,油缸压强、剪切力及活塞杆位移均由上位机软件实时监测,以防测试事故发生。
1.3传感器的选用及硬件电路设计
(1)传感器的选用
根据销钉剪切测试系统的测试目的、测量范围、性能指标、测试条件等要求对传感器需进行合理的选择 , 本装置选用西安新敏电子科技有限公司CYB系列的电流型压力变送器和康宇测控公司的KYCM系列的瓷致伸缩位移传感器。该压力变送器可适应工业各种场合和介质,其主要特点是精度高,经线性处理最高优于0.1%FS,高精度、高稳定性、高可靠性,本质安全防爆型,耐磨损、抗冲击、防腐蚀,年漂移量小,使用温度范围宽 :-20~85℃。是传统压力表及传统压力变送器的理想升级换代产品,是工业自动化领域理想的压力测量仪表。KYCM系列的瓷致伸缩位移传感器是电压型位移传感器,具有非接触式测量、绝对量输出等特点。
由于选用的数据采集卡的输入信号类型为电压信号,需将压力传感器的输出信号转为电压信号,图3为信号转换电路,在由电源和传感器构成的回路中加上负载电阻,压力传感器输出电流信号的范围 :4-20mv。将信号变为2-10V的电压信号,需将负载电阻的阻值设为500Ω,由于以负载电阻R两端的电压信号作为有用信号,选用电阻变的十分重要,在这里采用军品级500Ω电阻,且在使用之前再次测量。
(2)信号调理电路
由于实验的销钉个数和材料不同,当销钉很细且材质软时,输出的信号会相对较小,系统噪声对其影响很大,所以设计信号调理电路,降低信噪比,确保数据采集的稳定性和可靠性。信号调理电路由一个电压跟随器、一个低通滤波器、一个减法器和一个放大电路组成。如图4所示,A1为电压跟随器,A2为低通滤波器和减法电路,A1为A2提供稳定、准确的基准电压,基准电压设为传感器上电以后的起始电压2V。R1、R2将供电电压分出2V给A2运放的正输入端,选定R1的阻值,R2选用可变变阻,使R1/R2=2/13,以便提供准确的2V基准电压,这里加跟随器是为了避免分压电阻对后级电路的影响。A2的减法电路R4/R5=R8/R7,此处均选用电阻20KΩ,经查阅资料,低通滤波器的截止频率可设为10KHz,f=1/2πRC,R=1.6K,C=0.01p F。A3为同向放大电路,结合信号调理电路实际信号输入分析,且数据采集卡的最大输入为10V,将放大倍数AV设为3,AV=1+R10/R9,R10=20 KΩ,R9=10 KΩ。
1.4数据采集板卡
系统选用北京阿尔泰USB2831数据采集板卡,是一种基于USB总线的数据采集板卡。见图5所示,为了信号方便接入测控系统,将三路信号线固定接入数据采集板的三个模拟量采集通道,在以后的实验中无需再次设计信号接入,方便实验操作。采集到的信号经USB数据线传输给上位机。
2上位机软件设计
2.1软件平台的选择
本文基于Labview软件和高精度的数据采集,编制USB采集程序和压力曲线监控软件,重新标定测量量程和参数,并实时显示工作推力、位移、速度、时间及相应波形图表,测试结果可通过控制台上的计算机显示、采集、记录、打印。用户可以把曲线以图片的形式保存到计算机中。最终达到提高销钉剪切装置采集准确度和控制精度的目的。
2.2设计思想
本软件设计时采用了前端用户界面结合数据库的方式来实现。前端用户界面采用Lab VIEW,后台数据库采用Microsoft Access数据库。前端用户界面的主要模块包括 :信号采集模块、信息保存模块、数据分析模块、查询打印模块和退出模块。信号采集模块主要通过USB2086采集卡来实现。采用3通道采集,采集的物理量有油缸有杆腔压强和油缸无杆腔压强及活塞位移。最终经过软件上的运算处理,显示出检测到销钉的剪切强度及整个测试过程的实时压力位移测试曲线等。在计算销钉剪切强度的过程中,用无杆腔压强减去有杆腔压强的差值计算,这样会降低测量误差。
(1)压力采集模块设计
压力采集模块主要实现对压力信号的采集,以及电压和压强之间的转换。上位机接收到的电压和压力转换公式如下所示 :
(2)位移采集模块设计
位移采集模块主要实现对位移信号的采集,。具体的电压和位移转换公式如下所示 :
2.3系统功能模块
软件系统设计框图如图6所示。主界面的设计采用了按钮式设计思想。通过点击不同的按钮来选择进入不同的功能模块。可以使试验操作人员清晰、方便的使用。系统主要由以下设计模块组成 :
(1)校准模块
校准模块主要对测试之前的误差进行校准,而且销钉剪切装置经过长期使用,会造成系统误差,为此需要对系统误差校准,设置此模块,无需硬件改动,使系统校准变得简单易行。
(2)测试模块
测试模块的测量范围包括 :时间 - 载荷曲线、位移 - 载荷曲线、载荷峰值、实时载荷、油缸压强(无杆腔和有杆腔的压强差)、剪切强度、实时位移。在测试开始之前,需设置采集的参数,如销钉数量、销钉直径。这个模块的设计基于事件结构,结合循环结构来实现,包括算法销钉的剪切数据的实现。具体计算剪切强度的方法如下所示 :
F :载荷峰值,n :销钉数量,r :销钉半径。这里需要注意的是销钉的半径为剪切有效半径,不能包含螺钉螺纹牙距。当实时测试结束后,鼠标点击测试界面的“保存”按钮,进入保存界面,在保存界面输入相关信息,然后点击“保存”按钮,保存的信息包含保存界面的所有消息,以便实验人员对其测量结果分析、比较。
(3)波形分析模块
在波形分析模块下,当选择开始时间、结束时间、产品名称和规格型号后,鼠标点击“查询”按钮,则系统从数据库中查询得到相关信息,显示在表格中。鼠标选择其中一种点击“添加波形”按钮后,添加的波形就会在波形显示区显示。对同一情况、不同情况实验测试波形对比分析,分析结束后,鼠标点击“清屏”按钮,波形显示区的波形就被清除。
(4)查询打印模块
查询模块可根据所需实验数据的信息查询相应的结果,如选择开始时间、结束时间、产品名称和规格型号后,鼠标点击“查询”按钮,则系统从数据库中查询得到相关信息,显示在表格中。可以查看查询到的不同结果,针对需求对所选测试信息进行打印。打印模板采用excel格式。
(5)退出模块
在主界面中,鼠标点击“退出”按钮,则退出整个系统。
3测试效果
表1为多次试验所做的记录表,通过此表可以得出,四个销钉的测试剪切强度数值几乎都落在设计剪切强度的范围内,两个铜销钉的测试结果都在设计剪切值之外,但差值不大,两个钢销钉的测试值则更接近设计剪切强度。分析得出结论 :1. 剪切的材料设计剪切强度越大,测试结果越准确。2. 一次剪切销钉个数越多,所测结果越准确。在系统噪声不变的情况下,销钉剪切装置的剪切力越大,则有用信号就越大,信噪比就会提高,测量值就会更精准。
4结语
钻具断落是钻井过程中经常碰到的事故,金属在足够大的交变应力的作用下,受力部位产生热能,使金属聚合力降低,形成裂纹,以致断裂。所以研制出能够监测钻进过程中钻具实时所承受的力及位移对钻井工程是相当有意义的。此装置系统作为模拟实验装置,通过以油缸无杆腔和有杆腔的压差作为测试信息的最初来源、设计信号调理电路、选用适当的传感器及高分辨率和高采样率的数据采卡、上位机软件数据处理等环节来降低系统误差。最终本系统作为检测剪切销钉强度的装置,成功的完成了期望得到的测试效果。
摘要：为了降低钻井过程中钻具损坏、断落等钻井事故的发生,研发模拟可监测钻具螺钉受力及应变的试验平台。以销钉剪切实验装置测试平台为对象,设计测试系统。根据已有液压系统的装置特征,选用传感器、设计信号调理电路及采用高分辨率的数据采集卡,设计、编制上位机软件。调试测试系统,最终销钉剪切装置的采集精度达到设计的剪切强度,并可实现不同销钉个数、材质及直径的多种工况下的测试剪切销钉强度的试验。
测试装置 篇5
关键词：提升绞车;安全保护装置;测试与整定
在煤矿企业发展过程中，设备的安全运行不仅关系着开采工作的顺利开展，而且对工作人员的人身安全也具有重要意义。因此，做好设备检测工作至关重要。提升绞车作为煤矿开采中一种必不可少的设备，提升绞车的测试与整定工作已经成为了一项日常的维护工作，为了能够确保提升绞车检测工作的顺利开展，对测试与整定过程中几个关键问题进行掌握是不容忽视的。
1 提升系统变位质量的实测
1.1 实测计算公式
如果我们将不包括荷载在内的系统变位质量用m表示，那么，提升系统变位质量的实测公式为：m=Q[1-（α-α0）/g]/（α-α0）。式中，Q、g、α分别表示一次提升荷载、力加速度和双钩提升两容器荷载平衡，α0则表示双钩提升两容器荷载不平衡。对于α和α0在交锋位置断电时的相关值的计算，其计算公式为：α或α0=dv/dt=（v1-v2）/Δt。式中，v1、v2和Δt分别表示减速度前后的提升速度和减速时间，对于该部分数值的获取，可以通过光线示波器记录测速发电机输出电压信号测得。
1.2 实测的注意事项
为了确保实测工作的顺利开展，在实测过程中，测试人员应该注意以下几个事项：首先，为了最大程度上降低两侧钢丝绳重力变化所造成的影响，在测试过程中，应该尽可能将自由滑行的距离缩短，最好控制在提升距离的中点前后。其次，由于矿井阻力会在一定程度上对测试结果的准确性造成影响，因此，为了将这种影响降至最低，测试人员应尽量避免系统正反向运行的情况出现，尽可能使两次测定工况系统的运行方向一致。再次，应该结合矿井的实际情况对测试工况的装载量进行合理选择，尽可能在确保测试精度的同时，缩短测试时间。最后，对于具有提升范围较大的系统，测试人员可以进行多次测定，然后取平均值。
2 加速继电器的整定
2.1 加速电流继电器JLJ
加速电流继电器JLJ的整定值对于以电流为主的电控系统的加速工作具有重要意义，在对该类继电器进行整定的时候，测定人员在对吸持值Ix进行调整的时候，必须在系统满足释放值Is的前提下进行，数值的调整应该控制在0.85以上，如果不能满足这种要求，那么即使系统满足释放值Is的要求，也会导致吸持值Ix偏大，致使在末级加速电阻上JLJ不能吸合，在这几段电阻上变为纯时间控制、加速电流及加速度变大。同时，在对加速电流继电器JLJ进行测定的时候，如果将相应的Lx调整到计算要求值，那么系统仍然会出现由于Lx不释放而造成的长时间低速运行。面对这种情况，测试人员需要首先将Is按照相应的计算要求进行整定，并在此基础上对末几级的加速时间继电器SJ的延时适当加长。
2.2 加速时间继电器SJ
在对加速时间继电器进行整定的时候，除了要将理论计算与实践有效结合之外，在实际整定过程中，还应该注意以下几点：首先，对于调整延时的非磁性垫片的设置，应该结合实际测定需求，对其厚度进行合理控制，不能太薄或太厚。其次，要对激磁时间进行合理控制，如果时间太短，那么磁通的稳定值达不到需求，便不能真实的将延时充分反映出来。
3 电气测速回路继电器的整定
3.1低速继电器SDJ
对于低速继电器SDJ的释放，通常以提长容器运行速度达到1.5m/s为前提，在该前提下，SDJ的吸合电压整定值公式为：Ux=（1.5/Vm）.EcsF。式中，Vm和.EcsF分别表示提升机在正常运转时的最大提升速度和测速发电机在提升机以Vm速度运转时的输出电压。图1给出的是TKD-A型电控系统电气测速回路图，对于系统释放电压的计算，应该按照SDZJ常闭触头打开时为准，相关公式为：Us=[RSDJ/（RSDJ+Rt2）].（0.5/Vm）.EcsF。其中，RSDJ和Rt2分别为继电器线圈电阻值和限流电阻值。
图1 TKD-A型电控系统电气测速回路
3.2 速度继电器1VJ、2VJ、3VJ
速度继电器1VJ、2VJ和3VJ在系统中的作用主要是对子电阻进行切换，对于该设备的整定，按照相关规定，其对子电阻进行切断的前提是系统超速15%。由于在具体整定过程中，需要对回路内的Rt16电阻进行充分考虑。因此，该部分的吸持整定值公式为：Ux=1.15ZcsF[RGSJ2/（RGSJ2+Rt16）]。式中，RGSJ2和Rt16分别为继电器GSJ2线圈电阻和可调电阻。在实际操作过程中，为了确保测试工作能够顺利进行，在提升机等速阶段，可以采用万用表来对GSJ2线圈两端的电压值进行测量，然后与1.15相乘，其所得值就是GSJ2的吸合整定值。
4 制动装置的测定与验算
4.1 制动器安全制动空动时间的测定
图2给出的是空动时间测试接线图，由此可见，在开展测定接线工作的时候，测试人员首先应该注意的是，A点和B点应分别连接电源火线和零线，K、F点则分别接制动盘和闸瓦锡箔纸。如果没有严格按照这种方式进行接线，那么不仅会影响到电秒表的正常使用，而且还有可能导致短路问题的发生，严重的甚至还会引发火灾。
图2空动时间测试接线图
4.2制动盘和闸瓦摩擦系数ч值的选择
《煤矿安全规程》中有明确规定，在对机动力矩进行计算的时候，闸轮和闸瓦的系统应该控制在0.3-0.35之间，在验算上提重载安全制动减速度时，选上限ч=0.35，在验算下放重载安全制动减速度时，选下限ч=0.3。一旦对于制动盘和闸瓦摩擦系数ч值没有进行合理选择，那么就会导致实际值与采用值之间存在较大差距，无论是实际值大于或小于采用值，实际的安全制动减速度都会超过《规程》限定值。因此，必须结合实际情况对ч值进行合理选择。
5 结语
综上所述，绞车安全保护装置的测试与整定是一个复杂而又系统的工作，检查人员如果想要使测试和整定工作达到预期的效果，就必须做好各个环节的检测工作，从而确保设备始终处于良性运作的状态。这样一来，不仅能够提升设备的使用寿命，确保工作人员的人身安全，而且还能够提升企业的经济效益和社会效益，促进企业的可持续发展。
参考文献：
[1]曹如彦，翟强，杜中庆.ZBJW综合保护装置在无极绳绞车中的应用[J].煤炭工程.2010（03）
麻醉蒸发器测试装置介绍 篇6
麻醉机属于手术室用风险性高的Ⅲ类医疗器械,2009年国家标准化管理委员会和国家食品药品监督管理局颁布实施了吸入式麻醉系统的医药行业系列标准,其中《YY 0635.3-2009吸入式麻醉系统第3部分:麻醉气体输送装置》,是关于麻醉气体输送装置(即麻醉蒸发器)基本安全和性能的标准。
这个标准的实施,尤其是麻醉蒸发器输出准确性的测试要求,对生产商和医疗器械的检测机构的检验能力提出了很高的要求。然而现有的检测仪器中尚没有专门针对这个标准新方法整合研制的设备,需要按照标准提出的测试条件,规范试验方法,研制专门的测试工装,满足检测需要。
1. 麻醉蒸发器测试装置研制的背景
YY 0635.3-2009中51章“危险输入的防止”对麻醉蒸发器在正常工作状态下(包括2L/min和8L/min时)、快速供氧期间及之后传输的麻醉气体浓度准确性的测试方法进行了详细的规定,但在测试中遇到的困难是:
(1)检验机构需要配备一台满足标准要求的麻醉系统以作为麻醉蒸发器工作和测试平台。
在对麻醉蒸发器进行准确性测试时,标准允许试验在一个经过校准的、能提供测试条件所要求的气体流量和压力的测试装备上完成,也可以在制造商或供应商提供或推荐的带有麻醉呼吸机的麻醉系统或麻醉通气系统上完成。若制造商或供应商不能提供这样的麻醉系统,则检验机构需要准备一台满足标准要求的麻醉系统以作为麻醉蒸发器工作和测试的平台。
(2)检验机构配备麻醉蒸发器测试平台的呼吸回路上的新鲜气体出口应是可触及的,且适于与麻醉气体监测探头相连。
不同的麻醉机呼吸回路的结构是不同的,有的新鲜气体出口封闭在呼吸回路中,只能在呼吸回路的吸气口监测麻醉气体浓度。只有麻醉气体充满整个呼吸回路后,吸气口的麻醉气体浓度才能够稳定,这样就延长了检测所需的时间;且在高浓度气体检测后,必须用大气流将呼吸回路中多余的气体全部排出,才能够进行低浓度气体的检测,增加了麻醉剂的消耗量和麻醉气体的排放。
最好的测试方法是在新鲜气体出口处监测麻醉气体浓度,麻醉蒸发器设定值的改变能够迅速地影响该处的麻醉气体浓度并达到平衡,并且不受呼吸回路中麻醉气体浓度的影响,所以要求新鲜气体出口是可触及的,且方便与麻醉气体监测探头相连。
(3)需有合适的测试肺,顺应性应能达到0.2L/kPa,并具有适当阻抗。
按照标准的测试要求,对测试肺有了规定,以提供标准要求的压力波动(2kPa±0.3kPa和5kPa±0.4kPa),确保气体输送装置的互换性。
(4)需要有一个负压发生装置,提供测试所需负压源。
标准中51.104“快速供氧期间及之后的麻醉气体输出浓度的检测”要求引入稳定的-10kPa压力,检测时应有一台负压发生器提供负值压力,以便进行不同压力水平下的快速供氧对麻醉气体输出浓度准确性的检测,防止由于蒸发器安装在快速供氧下游位置和气路气阻过高,导致蒸发器“泵吸”引起快速供氧对输送装置的危险影响。
(5)人工手动检测测量时间的浓度值,增加了检测人员的工作难度,降低检测效率。
目前使用的麻醉气体浓度测试仪为PF300呼吸麻醉气体检测仪,可在statistic界面中自动计算一段时间内的麻醉气体浓度平均值,每个测量时间段开始前将检测仪中的数据清零,用秒表监测标准要求的测量时间。
2. 麻醉蒸发器测试装置设计要点
针对以上问题,我检测所购置了北京某公司的一台功能完整麻醉机进行简单改装,并添置了一台负压泵配合检测。
(1)这台麻醉机有2个麻醉蒸发器工作位,其新鲜气体出口是可触及的,便于连接麻醉气体浓度测试装置。
(2)固定在麻醉机上的麻醉呼吸回路用风箱被改造为测试肺,可以提供普通模拟肺无法提供的合适的压力波动(2kPa±0.3kPa和5kPa±0.4kPa),且便于测试时连接。
(3)负压泵用于向新鲜气体出口提供稳定的-10kPa压力,以进行快速供氧期间及之后麻醉气体输出的准确性测试。
(4)经整合后的麻醉蒸发器测试平台,可以提供普通麻醉系统产生的呼吸气流和快速供氧等功能。
(5)监测数据采集软件化管理,利用PF300检测仪与计算机的通讯接口,通过编写软件自动监测麻醉气体浓度的变化曲线,自动进行数据分析和计算平均值,进一步提高测试的准确性,减小人为误差。
3. 麻醉蒸发器测试装置完成的测试项目及使用方法
《YY 0635.3-2009吸入式麻醉系统第3部分:麻醉气体输送装置》这个标准的检测,大部分项目如外部标识、控制器件标记、使用说明书要求等,都能通过检查容易实现。标准的核心内容是危险输出的防止即传输气体的准确性。以下就简单介绍一下这部分要求的测试方法。
(1)YY 0635.3-2009中51.101条“传输气体浓度的准确性”(按照51.102.1~51.102.5进行试验):
将麻醉机在环境温度为20℃±3℃的测试室内放置至少3h,并且在整个测试过程中保持该温度不变。将受试麻醉蒸发器安装在麻醉机上,用相应的麻醉剂灌充至其最大可用容积的一半左右,并放置至少45min。如果制造商建议使用麻醉蒸发器前需要有一段预热时间,则在测试之前按建议进行预热,这段时间可以包括在上述45min之内。麻醉机呼吸回路的吸气口和呼气口通过三通连接至作为测试肺的风箱。按照规定连接麻醉气体净化装置(AGSS),或将呼吸回路的排气口接至室外。将麻醉气体监测探头连接在麻醉机的新鲜气体出口和呼吸回路之间,注意探头的方向。
设置麻醉机的呼吸频率为15次/min±2次/min,吸呼比为1:2±20%。
分别设定麻醉蒸发器为规定的测试点:off和/或“关”、standby和/或“待机”、“0”等,“0”之上的最低刻度,满刻度的10%、20%、50%、75%和100%(选择离规定百分比最近的刻度,或相同距离的上下两个刻度中较低的值)。
将通过麻醉机的气体流量设定为2L/min±0.2L/min,调节潮气量使得呼吸管路中监测到的峰值压力为2kPa±0.3kPa。保持该压力波动3min后,测量不小于1min的麻醉气体浓度,记录其平均值。
(2)YY 0635.3-2009中51.101条“传输气体浓度的准确性”(按照51.102.6进行试验):
将通过麻醉机的气体流量设定为8L/min±0.8L/min,调节潮气量使得呼吸管路中监测到的峰值压力为5kPa±0.4kPa。保持该压力波动3min后,测量不小于1min的麻醉气体浓度,记录其平均值。
(3)YY 0635.3-2009中51.103条“快速供氧期间及之后的麻醉气体的输出”(按照51.104.1进行试验):
将风箱从麻醉机呼吸回路上断开,保持气体流量为8L/min±0.8L/min。测量1min麻醉气体浓度,记录其平均值;立即按下快速供氧按钮,测量10s浓度平均值;松开快速供氧按钮,测量30s浓度平均值。
(4)YY 0635.3-2009中51.103条“快速供氧期间及之后的麻醉气体的输出”(按照51.104.2进行试验):
在麻醉机呼吸回路的吸气口接入负压泵,调节负压至-10kPa(若不能稳定在-10kPa,可在负压泵吸气口处用三通接出一条管路,连接一个放气阀),重复上述第3条过程。
4.总结
麻醉蒸发器测试装置的设计理念完全基于现行的《YY 0635.3-2009吸入式麻醉系统第3部分:麻醉气体输送装置》标准的要求,根据实际检测经验,对设备进行了一定的改造,对工装的细节方面进行了优化设计,提高了使用的便利性,使检测能够严格符合标准要求,监测数据的软件化处理,也增强了检测结果的可比性和可靠性,提高了工作效率。笔者希望该文能为生产企业和其他检验机构在此方面的检验工作提供一定的借鉴和帮助。
摘要：本文介绍了麻醉机用蒸发器的测试工装。该工装适用于《YY 0635.3-2009麻醉气体输送装置》标准中传输气体浓度准确性和快速供氧期间及之后的麻醉气体的输出检测,可以满足不同厂家和不同品牌麻醉蒸发器的测试要求,有利于检测机构对麻醉蒸发器进行科学、快速、便捷的检测。
风机机组能效测试装置的研制 篇7
针对风机机组能效测试中实际存在的问题, 本文设计了一套以STM32为底层数据采集核心的采集系统, 对风机机组的电参数、风机参数以及环境参数进行快速采集, 克服了传统风机测试方式繁杂、费时、费力、精度差的缺点。
1 系统总体设计
如图1所示, 本装置主要由电参数测量模块、风机参数测量模块、环境参数测量模块和中央控制器模块组成, 同时配备相应的测试软件实现对风机机组的运行状态以及能耗等参数的采集、分析, 并自动生成测试报告。
中央控制器模块采用STM32为控制核心[2], 利用其丰富的硬件资源, 通过485接口对电力仪表进行集成, 完成对风机机组所有能耗电参数的采集;通过SPI接口对数字化的大气压传感器进行实时采集;利用温度传感器经压频变换后通过STM32自带的计数器实现对温度的采集。风机参数测量模块利用皮托管同时配合两个压力传感器以及相应的调理电路、模数转换电路完成对风速、风压、风量的采集计算。中央控制器STM32将采集到的所有数据通过串口传输给上位机软件进行综合分析处理。
2 评价依据和测试方法
本装置参考了风机机组与电动机等相关国标进行研制, 其中电参数的采集依据《GB/T 1032—2005三相异步电动机试验方法》与《GB 8916—1988三相异步电动机负载率现场测试方法》进行测试;测试的参数包括电动机的三相电压、电流、功率因素、有用功功率、无用功功率、输出功率以及负载率等参数。风机参数依据《GB/T 13467—1992通风机系统电能平衡测试与计算方法》以及《GB 13470—2008通风机系统经济运行》等标准进行测试;测试的参数有全压、静压、动压、风速、流量等参数。通过上述参数的综合计算, 得出风机机组的负载率、电能利用率以及输出效率等参数, 最后根据风机机组运行效率与机组额定效率的比值来评价风机是否处于经济运行状态。
2.1 评价依据
风机机组主要消耗的是电能, 因此本装置对风机机组能效测试的评价主要是对电动机负载率和风机机组电能利用率两个指标进行评价。
2.1.1 电动机负载率
电动机负载率计算公式为
式 (1) 中:β为电动机负载率, %;P2为电动机输出功率, W;Pn为电动机额定功率, W。
2.1.2 风机机组电能利用率
风机机组电能利用率计算公式为
式 (2) 中:P为全压, Pa;Q为风量, m3/s;P1为风机机组输入功率, W。
2.2 测试方法
本装置采用皮托管来测量风机的参数。与其他测量方法相比, 使用皮托管测量, 具有安装简单, 测量参数齐全、数值准确的优点, 特别适合高温、多风尘空气和高流速的风速测量[3]。由于皮托管不能直接测量出风速值, 所以利用差压传感器测出风道内的动压, 并通过公式 (3) 计算出风速值。
式 (3) 中, μ为皮托管系数;Pd为风道动压, Pa;ρ为气体密度, kg/m3。
实际测试中, 由于风道内的气流分布不均匀, 测量时需按照风道的尺寸逐点测量动压[4], 并根据公式 (4) 计算测量截面的平均动压。
式 (4) 中, 为测量截面的平均动压, Pa;Pdi为各测量点的动压, Pa;m为测量点数。
根据测量的平均动压和公式 (3) , 可求出平均风速, 并由公式 (5) 计算出风量Q。
式 (5) 中, A为测量截面积, m2。
再将计算出的风量Q代入公式 (2) , 即可得出风机机组的电能利用率。
3 数据采集
3.1 电参数的采集
本装置采用准确度为0.5级的多参数电力仪表, 同时配合相应精度等级的开口型钳式电流互感器实现电参数的采集。电力仪表采用三相四线制的方式与风机机组的电源控制柜进行连接, 连接示意图如图2所示。控制器STM32通过485接口依据Modbus-RTU协议实现对电力仪表输出的三相电压、电流、有用功率、无用功率、视在功率功率因素、功率因素以及累积电能等参数的采集。采用200∶5的钳式电流互感器, 将风机机组的大电流转换为小电流进行测试, 实现不更改现场线路即可进行测试[5]。
3.2 风压参数与环境参数的采集
风压参数的测量主要是对风机管道的压力进行测量, 只要准确采集了静压和全压参数就可以根据公式 (3) 和式 (5) 得到相应的风速和风量, 因此针对风机的实际情况, 本装置采用皮托管的方式对动压进行测试。
皮托管采用90°的双层同心不锈钢管, 其开口端与内管相同, 侧面的小孔为静压输入孔, 皮托管两个输出端有全压和静压两个接口, 分别接入两个绝对压力传感器, 直接对管道的全压和静压进行测量, 其差值即为风道动压。两个传感器均为霍尼韦尔压力传感器SCX150, 该传感器量程为±10 k Pa, 输出范围为0~90 m V。两个传感器采用相同的放大调理电路, 并充分利用STM32自带的两路16位ADC通道对压力信号进行转换。
以全压测量为例, 设计了高输入阻抗、低输出阻抗的差动放大电路[6], 如图3所示。传感器的输出端C、D连接至差动运算放大器的输入端, 由于放大器A1、A2采用相同性能的运放, 通过放大器A3组成差分电路, 可以相互抵消共模输出电压和漂移电压, 所以该放大电路具有很强的共模抑制能力、较小的输出电压和很高的差模电压增益。该电路的传递函数为
取R3=R4=1.8 kΩ, R1=95Ω。R2为10Ω电位器, 用于微调放大倍数。传感器经信号调理电路处理后, 输出满足STM32模数转换器的满量程输入范围 (0~3.3 V) , 其中R5用于调整整个放大电路的偏置电压。在送入ADC之前, 信号还经过一个二阶的巴特沃斯低通滤波器对高频干扰信号进行滤波。
压力传感器对压力的变化非常灵敏, 在不稳定的气流中测量差压时, 测量值可能会跳动不稳定, 因此本装置利用软件对测得的数据进行了数字滤波的平均处理, 如公式 (7) 所示。
式 (7) 中, Pd为测点处的压力, Pa;Pi为第i次的测量值, Pa;n为测量值个数。
每次测量新值Pn时, n个连续的测量值将剔除第一个测量值, 将后面的n-1个测量值依次往前推, 即Pi=Pi+1, 其中i从1取到 (n-1) , 新测量值补充为第n个测量值Pn, 然后求和再平均。由公式 (7) 可知, n越大显示值越平稳。这种通过软件处理数据使得测量值趋向平均化, 可以有效地降低瞬间气流跳动所造成的瞬时测量值变化过大的影响, 使压力测量结果保持稳定。气压综合转换精度到达0.3%。
3.3 环境参数的测试
根据公式 (3) 可知, 风速与测量点处的气体密度有关, 而气体密度可根据公式 (8) 进行计算。
式 (8) 中, ρ0为标准状态下的气体密度, kg/m3;t为测点处气体温度, ℃;Ph为当地大气压, Pa;Pj为测点处静压, Pa。
由公式 (8) 可知, 测量风速还需要测量环境的大气压和温度等参数。本装置大气压传感器采用瑞士INTERSEMA公司生产的数字式集成传感器MS5534, 其测量范围为300~1 100 h Pa, 精度为±0.1 h Pa。控制器STM32通过SPI总线读取大气压传感器MS5534的值;温度传感器采用LM35, 经过电压-频率转换电路将温度转换为频率信号[7], 然后利用STM32自带的计数器对频率信号进行计数, 经过转换后测温精度可达±0.5%。由于温度传感器需要采集管道测点处的温度, 所以将温度探头安装在皮托管的中上部。这样皮托管在风道内测量气体动压的同时可以测量气体的温度, 然后根据公式 (8) 对气体密度进行补偿校正。
4 软件设计
本装置的软件设计主要包括底层的STM32控制器和上位机风机机组能效测试软件两部分。其中底层的控制器软件主要实现对数据的原始采集和修正, 将采集的数据通过串口发送给上位机, 由上位机实现数据解析、存储和分析等功能。
4.1 底层数据采集软件设计
底层的控制器软件主要实现对数据的原始采集, 主要包括电参数的采集、动压采集、温度以及大气压参数的采集等子程序, 底层数据采集软件结构如图4所示。控制器将采集好的数据经过自定义串口协议进行封装, 然后发送给上位机进行进一步处理。
4.2 上位机监测软件设计
底层的数据采集需要上层的应用软件进行体现, 本装置的上位机软件采用Visual C++进行开发, 采用模块化的设计思路[8], 将整个系统软件分为多个模块功能进行设计, 主要包括系统维护模块、参数测试模块、数据处理模块以及通用功能等模块。
其中, 系统维护模块主要包含了系统开机自检和传感器定标的功能。开机自检主要用于监测电力仪表与风速参数模块是否通信正常;传感器定标功能为用户提供对压力、温度等传感器在标准环境下进行标定校准的功能。参数测试模块是整个系统测试的基础, 主要是对底层采集的数据进行解析处理。数据处理模块则依据相关国标对现场测试的数据进行实时处理, 并将计算出的数据进行显示、存储, 同时在测试完成后可以生成规范化的测试报表。
5 测试结果与分析
利用本装置对乐山某厂已经运行了4年的风机机组进行测试。测试时, 利用风机挡板改变工况, 对风机的风量、风压、风速、电参数、机组效率和电机效率进行测试, 结果如表1和表2所示。
从表1可以看出, 测得的实际运转风量和风机原有特性参数相近, 但比风机出厂的风量有所降低。这一方面是由于风机增加了扩散器和消音等设施, 另一方面是由于通风机经长期运行后叶轮锈蚀磨损、各通流部件有积垢导致通风机性能有所降低。
从表2可以看出, 在工况1时, 风机的输入功率最小风量最大, 此时风机机组的电能利用率最高。随着风机挡板的闭合, 风机机组的输入功率增大, 但风机风量明显降低, 风机机组的电能利用率也逐渐降低, 多余的输入电能都消耗在风机挡板上了。这说明在企业生产中, 当需要使用低风量和低风压时, 可以考虑采用变频的方式调节风量和风压以减少风机能耗。
6 结论
该装置的研制满足了风机机组现场能效测试的需求, 实现了风机机组能效测试数据的同步采集和存储分析, 具有操作简单, 测试方便等优点, 极大地提高了测试人员的工作效率, 为企业进一步研究风机机组经济运行, 提高风机运行效率提供了数据基础。
摘要：针对风机机组能效测试工作繁杂、效率低下等问题, 研制了一套多参数集成化的风机机组能效测试装置。该装置基于STM32控制器为采集核心, 采用电力仪表采集电参数, 利用压力传感器设计了调理电路测量风压参数;同时对风压参数进行了温度补偿和数字滤波, 配合上位机软件实现风机机组能效参数的实时采集分析处理。经现场测试, 该装置工作可靠稳定, 能够准确测试风机机组的能耗状况, 提高了测试效率。
关键词：风机机组,能效测试,皮托管,风速,温度补偿
参考文献
[1] 樊小利.对用皮托管法测算平均风速误差的试验考察.煤矿安全, 2001;32 (01) :33—34
[2] 张旭, 亓学广, 李世光, 等.基于STM32电力数据采集系统的设计.电子测量技术, 2010;33 (11) :
[3] 舒玉珍, 董雪予, 刘小雄, 等.WJ—1型管道风速计的研制.冶金安全, 1984;10 (2) :8—13
[4] 华辉平.大型送分机风速检测系统现场标定提高测量精度的方法及应用.发电设备, 2004;18 (01) :11—12
[5] 刘桂雄, 朱海兵, 何若泉, 等.电梯能效实时记录仪及系统研制.中国测试, 2012;38 (06) :52—54
[6] 童诗白, 华成英.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社, 2000:368—290
[7] 陈勃红.压频转换式数据采集系统.沈阳大学学报, 2003;16 (04) :40—41
雾化装置测试试验系统研究现状 篇8
关键词：病虫害防治,喷雾试验台,喷头检测,数字农业
0 引言
农林病虫害严重危害当今世界的农业、林业生产及生态环境。化学方法防治病虫害仍然是最主要的方法[1]。但是由于我国施药器械及施药技术落后,使农药的有效利用率仅为20 %~40 %,所喷洒的农药有很大一部分到不了预定的目标,而到达目标的药物又因分布不均匀而药效不高[2,3,4]。喷头是施药器械的关键部件,研究喷头的综合性能是探索新的施药方法、工艺及开发新设备的有效途径。雾化装置综合性能测试系统既是对喷头综合特性参数进行测定的手段,又是科研生产及质量监督检测的关键设备,其测试精度水平的高低直接影响喷头的设计、生产质量和使用效果。由于外界环境比较复杂,很多测试仪器不允许在实际作业中使用,所以对产品雾化装置进行性能试验,主要依赖于室内喷雾试验系统。本文通过分析国内外的室内喷雾试验台,提出了开展雾化装置综合性能试验系统的研究,对深入研究绿色植保机械具有重要的意义。
1 喷雾试验台研究概况
国外喷头性能测试起步很早,现在各大植保公司均有自己的喷头性能测试试验台,可方便快速地对原有产品和新设计的喷头进行性能检测,如美国的喷雾系统公司、丹麦HARDI公司和法国的Tecnoma公司等都配有高性能的喷头精密检测设备。
国内常用的试验台多为科研和教学单位自制,且数量不多。20世纪80年代中期,农业部南京农机化研究所曾开发了一套植保机械喷头性能综合试验设备,目前该设备已经淘汰。1996年,石子河大学的坎杂等人研制的PZS-4型喷雾机械综合试验台,能对大田作业常用的喷雾机喷头、液泵多项性能指标进行综合测定[5,6]。
1999年,隋贵杰和侯玉珠等人对喷药机喷头试验台进行了改制。该试验台既能对新式和老式防后滴喷体的防后滴性能进行测试,又能对各喷头的流量进行检测[7]。2005年,杨学军等人对植保机械用液泵性能测试系统进行了研究,应用微机测试技术自动同步测量,实时显示和输出泵的特性曲线和试验报告[8]。
2006年,薛新宇和柳平曾等人研制出了喷头综合性能测试试验台。该试验台可用于测量喷头的压力、流量、喷雾角及雾量分布特性等主要性能参数[9]。2006年,张红霞和蔡晓华等人设计出了一台高测试效率和高测试精度的试验台,该试验台可对喷雾机主要工作部件喷头和液泵多项性能指标进行综合测定[10]。2006年,柳平增和丁为民等人对植保喷头综合性能测试专用数控系统进行了设计,指出该试验台具有良好的推广应用价值[11]。2008年,柳平增、周立新和傅锡敏等人[12]设计了一套精准施药动态仿真测控系统,该系统实现了各采集信息的精确同步测定, 实现了仿真系统的自动控制,提高了信息采集的灵活性。
2 雾化装置试验系统的组成
雾化装置测试系统是进行喷雾试验的前提和保障。随着科学技术的发展,系统的功能越来越多,测量的精度和效率越来越高。按系统的模块结构可以将试验系统分为机架、喷头测试装置、液泵测试装置、仪表检测系统和操纵控制系统等5大部分。
机架是喷雾系统的本体,起到支撑整个测量系统的作用。根据不同的功能和要求,可以将机架设计成不同的形式,以便装配和测量,达到实现某些特定功能而又美观的目的。喷头测试装置由喷量测试装置、喷雾均匀性测试装置、图像采集系统、回水槽、管路系统组成,可用于喷头喷量、喷雾角、雾滴均匀性及雾滴大小等的检测。液泵测试装置由电机、液泵、传感器、管路和控制阀等组成,用于检测液泵的整体性能和效率。仪表测试系统包括流量计、压力表和电磁阀等,主要用于显示各部分的实时数值参数,为喷头及液泵的性能检测提供可靠的理论数据。控制系统以微型电脑作为监控主机,主板上配置组态监控系统和图像采集系统等。组态软件执行采集、屏显以及储存测量的压力、流量、电机转速、泵输出转速和扭矩等。典型的喷头和液泵性能测试系统图如图1所示[10]。
1.变频电机 2.转矩转速传感变送器 3.进口压力传感变送器 4,11,13.截流阀 5. 水箱 6,8,15.过滤网 7. 液泵 9,16,18.压力传感变送器10.流量传感变送器 12.溢流阀 14.混药器 17.喷头及喷杆 19.集雾槽 20.水箱
从图1可知,启动电机(1)带动液泵(7)从水箱(5)经过过滤网(6)产生压力液流。当打开截流阀(11)时,开始进行喷头性能测试。调整泵的喷雾压力,喷雾压力由压力传感器(9)指示,打开截流阀(13),液体经过混药器(14)、过滤网(15)和喷杆(17)上的喷头开始喷雾。进行液泵性能测试时,截流阀(11)关闭,截流阀(4)开启,(3)和(9)测试泵的进出口压力,(2)测试泵的扭矩和转速,(10)测试泵的流量。本系统中要测量的参数通过传感器传给综合控制台上的计算机。试验结果由打印机打印输出。
3 雾化装置性能试验
目前,室内雾化装置试验系统是围绕影响喷雾质量的各因素设计开发的,主要用于对喷头喷雾质量以及液泵的性能参数进行检测。喷头的技术指标有流量、喷雾分布均匀性、喷雾角和雾滴直径等[13],如果是多喷头系统,还需测试多喷头的喷量一致性和多喷头横向喷雾分布均匀性等指标。研究雾化装置性能的目的是为了提高喷头的喷雾质量,减少农药的漂移,增加农药的覆盖率,以提高农药有效利用率。现有的喷雾试验台可以完成的测量参数和测试方法如下。
3.1 喷雾角的测量
通常情况下对喷雾角的描述有两种,即出口喷雾角和条件喷雾角[14]。出口喷雾角又称为切向喷雾角,是指在喷头的药液出口处沿着雾化边界做两根切线,把两根切线的夹角称为出口喷雾角。条件喷雾角就是在距喷头一定距离处做一条与喷头轴线垂直的直线,该直线与雾化边界有上下两个交点,这两个交点和喷头中心的连线称为条件喷雾角。
测量喷雾角主要为了观察雾滴的分布范围。喷雾角越小,则喷雾分布越集中;反之,喷雾分布越分散。因此,不同幅宽的带状作业,往往要求喷雾角不同。喷头磨损后喷雾角会发生变化,喷雾角的变化会影响雾化颗粒的直径和有效覆盖面积[15]。喷雾角偏离标准角度过大或过小,都会引起分布不均、过度重叠或漏喷。喷雾角测试为多个喷头的搭接和单位面积上施药均匀打下了基础[16]。
喷雾角的测量方法有间接测量法和直接测量法两种:间接测量法是将喷头安装在支架上,喷头向下,在额定的工作压力下喷雾,并用摄影法拍下喷雾角的正投影,然后在照片上确定喷雾直线部分,在直线部分测量其角度;直接测量方法是在喷雾器喷头正前方的水平面上铺一张毫米格纸(喷头高出纸面5~10mm),喷射方向与地面平行,当正常喷雾时,连续喷射两次,再测量其喷雾角,还可以采用图像分析法测量喷雾角,通过CCD设备采集喷雾的图像,将图像信号传送至计算机,找出图像边缘曲线中有明显界限的直线部分。经过对静态图像的计算分析,推导出计算喷雾角的计算公式。不同喷头的雾形以及不同压力下的喷雾雾形差异很大,为了弥补因喷雾动态变化以及图像噪声所引起的误差,还要结合动态拍摄的多幅图像进行综合分析,取多次分析计算结果的平均值,以提高喷雾角的测量精度。
3.2 雾滴分布均匀性测量
雾滴分布均匀性测试也叫雾流形状测试,是指雾滴在目标上分布的均匀程度。通常通过观察喷头的雾流分布状况,进而分析喷头的喷雾效果[17],为施药均匀性打下基础,一般用分布变异系数的大小表示。分布均匀性不高的原因很多,主要包括喷头类型选择不当、喷头质量不合格、喷头高度布置以及多喷头喷雾时喷头之间的间隔不合适,造成漏喷或不均匀重叠等[18,19]。国外有许多测量雾滴分布均匀性的方法[20], 其中主要包括如何收集试验数据和评价分布均匀性。为了确定喷雾分布的均匀性, Smith[21]指出最均匀的喷雾分布应由两个指标来说明, 即沉积变异系数为0,最大与最小沉积比率为1。Carlton.et.al[22]指出喷雾沉积均匀性因为一些内在的主观性总是很难定义和描述, 即使是在一个非常简单的表面上的沉积也是如此。他提出描述沉积均匀性的概念, 是在一个确定大小的平面上连续地以一定厚度的喷雾物质均匀覆盖, 把这种分布的均匀度定义为100% , 其他情况则与之比较,确定其均匀度。
南京农机化研究所设计的喷雾试验台采用了称重的办法来测量雾滴的分布均匀性。测量时,使用技术比较成熟的小量程称重传感器,可对测量起点清零,并及时消除残留液造成的误差。试验结果表明,采用称重传感器可提高分流量测定精度,进而提高主要测试参数雾量分布及喷雾角的测试精度[9]。张红霞等人[10]设计的室内喷雾试验台采用了超声波传感器技术用于测量雾滴分布的均匀性。测量时,在控制台上按下喷雾测试按钮,喷雾测试系统开始喷雾,待雾流稳定后,启动定时器开始计时;同时,开启试管架翻转机构减速电机,驱动齿轮将试管架翻转至接水位置,再由电机驱动齿轮迅速将试管架翻转至垂直位置(测量位置);启动超声波测量系统,超声波液位传感器开始逐个试管进行扫描和记录。记录结果传给计算机,并由系统软件计算横向雾流分布变异系数,绘制雾流曲线图。测试结束后,试管架翻转机构将试管向前翻转150°,将试管内的液体倒入废液槽中。
3.3 雾滴粒径大小的测量
雾滴直径是决定喷雾机具性能的重要指标。雾滴直径越大,附着性越好,但分布不均匀,大多数的雾滴落到土壤中,喷雾效果不好;雾滴直径越小,可得到很好的沉降和覆盖率,防治效果好。目前较普遍应用的雾滴尺寸测量原理归纳起来有3类:一是机械方法,如将雾滴冷冻或冷却成固体颗粒进行测量,以及利用不同尺寸雾滴的运动惯性和速度差异特性来区分雾滴尺寸范围等;二是电气方法,如充电线法(Charged—wire)和热线法(Hot—wire) ;三是光学方法,如利用雾滴的一些物理特性(光强、相差、荧光和极化等)进行测量及高速摄影、激光全息摄影、激光图像化和扫描技术等[23]。
一般来说,小于20μm的雾滴直径很难产生有效的沉积[24]。为了提高雾滴的沉积,Himel和Uk提出了生物最佳粒径理论。该理论认为,不同生物靶标捕获的雾滴粒径范围不同,只有在最佳粒径范围内,靶标捕获的雾滴数量最多[25]。因此,对于不同的农作物,应选择合适的雾滴直径,可以减少飘移,减轻环境污染,提高对靶标的沉积量。Womac等人[26]通过对参照喷嘴装置的测量试验,利用激光衍射仪器研究了几种品牌的参照喷嘴装置的喷雾雾滴尺寸,为喷嘴分类提供了理论依据。Richard Ammons 等人[27]在《优化农药施用》一文中探究了一种优化杀虫剂方案,该项研究对优化机械参数(如喷嘴型式)具有指导作用。Murphy 等人[28]的研究结果为喷杆组形状的评估及不同的喷嘴条件组合设计提供了一条有效的途径。
2000年,郑加强研究了计算机辅助激光成像测量雾滴尺寸的方法,建立计算机辅助激光成像雾滴尺寸测量系统。结果表明:计算机辅助激光成像雾滴尺寸测量是一项行之有效的雾滴尺寸测量技术[29]。同年,郑加强对油盘法采集雾滴和计算机视觉测量雾滴尺寸方法进行了探索,并建立了一种基于计算机视觉的雾滴尺寸测量方法。该方法非常接近于用PMS的激光图像化方法测量得到的结果,同时该系统测量获得的体积中径与喷雾系统公司提供的雾滴尺寸非常接近[23]。2005年,薛峰等人用油盘法结合图像处理方法,较准确测得雾滴的数量中径和体积中径,同时还比较准确地测得了与雾滴有关的其他关键参数(如雾滴计数、覆盖密度和覆盖率等)的测量,并且用面积法和直径法实现了雾滴谱的绘制,构建了基于PC的雾滴图像采集系统[30]。
3.4 液泵性能测量
液泵性能测试系统由液泵、电机、进出口压力传感器、流量传感器和转矩转速传感器等组成。测试时,主要对泵的进出口压力、泵的扭矩、转速和流量等参数进行测量[31],用传感器将非电量参数传给计算机,用系统软件计算求得额定转速下压力与流量、轴功率、有效功率、容积效率和总效率的相互关系,再换算到标准状态下,绘出泵的特性曲线图,标出工况点,打印输出实验报告。2005年,杨学军等人[8]设计一套采用工控计算机、配位模拟量数据采集卡和路位计数定时器卡的液泵测试系统。该系统可以对两个压力、一个流量、一个扭矩和一个转速共路传感器信号同时实时取样、实时处理,同步显示试验结束后,即可屏显回归的性能曲线和符合标准格式的试验报告,可分别打印输出。
3.5 喷头流量检测
喷头流量是喷头性能的一个非常重要的指标。喷头出厂时必须进行流量检测,经检验合格后方可出厂。喷头用过一段时间,喷孔磨损,喷头存在流量偏差。一般当喷头流量超过标准流量的10%,应该更换新的喷头。单个喷头的流量测试常采用如下3种方法:一是体积法,测试时使用量杯位于喷头下面接取液体,该方法简单、经济且准确,但需要人工参与;二是在喷头上安装流量传感器,与计算机相连,此方法测试精度高、速度快;三是在喷头上安装流量计,可直观地显示喷头的流量。
4 结论
可实现自动测试功能的装置 篇9
基于以上背景，设计本套装置。软件测试者在要对设备进行测试时，只需将需要发送的遥控器代码按照固定的序列输入一次，然后本套装置会将这一串代码记忆，从下一次开始自动连续的发送该串代码，并将历史数据记录。
在播放机软件开发时，为了即时的监控各个系统间的通信状况，会在播放机和计算机之间建立通信，然后通过数据监控软件实现播放机软件和计算机间的双工通信，一方面播放机中各系统间的通信数据可以在计算机中显示，另一方面，可以通过计算机键盘输入指令，对播放机进行控制。通过这些数据，可以准确的查找出软件异常数据或者错误通信的原因。
本套装置通过红外发射装置连续的向播放机发送固定的代码序列，并将通信数据记录下来。对于再现率很低的软件bug，只要通过分析历史通信数据，查找错误数据，就可以很容易的分析出软件问题点所在，从而加快修正软件bug的进度。
下面结合附图和实施例对本套系统进一步说明。
1 系统构成
附图1是本套系统组成框图的红外接收装置，附图2是本套系统组成框图的遥控器代码序列发射装置及数据跟踪装置。
(1) 测试之前，先要将播放机和计算机连接起来，本套系统在播放机侧使用串行通信接口，计算机侧使用RS232接口 (有些计算机没有RS232接口，可使用USB-RS232转换接口) ，然后打开通信数据实时监控软件(本套装置使用Logtool工具软件)，确认播放机和计算机间双工通信正常。这里需要强调的是，Logtool工具软件可以即时的记录播放机各系统之间的数据通信，并且会将数据log自动保存在计算机中，技术人员可以根据log中的函数值，错误提示等快速的分析出软件bug的原因所在，此外，通过logtool工具软件还可以实现在特殊模式下通过键盘输入指令控制播放机进行相关动作。通信正常后，可以进行下一步测试操作。
(2) 当软件测试人员了一个软件bug，并且再现率很低，需要进行反复测试时，如图1所示，打开指令输入序列控制系统和代码序列记忆系统，通过遥控器按照bug再现的步骤发送遥控器代码序列，计算机通过红外接收装置接收遥控器代码序列，并将这些代码序列转换为一串16进制数，存储于计算机中。并将其记忆。
在计算机中，通过测试条件控制软件设定各指令间的时间间隔，测试次数等相关参数。然后通过遥控器代码输出序列控制软件将设定好的遥控器代码序列传送至红外发射装置。红外发射装置此时便取代了遥控器的作用，按照既定的参数重复的发送遥控指令。播放机接收到红外发射装置发射的代码后，就会进行相关的动作，系统框图请参考图2。
此外，为了确保测试过程中为了保证播放机能够完全的重复既定的操作步骤，红外发射装置和播放机的遥控器接收窗口之间应保持良好的通信距离(15—25cm即可)，并且不能有阻碍信号发射的物体。
(3) 在计算机侧，测试开始后，会通过实时监控软件 (Logtool) 将所有历史通信数据记录，以便实时跟踪各通信系统之间的数据传输，以便分析软件bug的原因。
2 遥控代码序列输出控制界面
图3的操作控制界面模拟遥控器上的相关操作按键，在此界面中，进行遥控器代码输出序列的生成 (包括按键值，按键间隔时间等) 。
3 控制代码生成
在图3中将遥控器代码输出序列设置完毕后, 会自动生成控制代码, 用以控制红外发射装置, 使其再现之前输入的遥控器代码序列, 使播放机进行相关动作。
本文列举出部分控制代码，以供参考：
Const SEQ_START As String="start"
Const SEQ_END As String="end"
Const LOOP_FOR As String="FOR"
Const LOOP_HDDLOOP As String="H D D L O O P"
Const LOOP_END As String="END"
C o n s t C O M M E N T_R E M O C O N_C O D EAs String="#Remocon_Code"
Const COMMENT_SEQUENCE_STARTAs String="#Sequence_Start"
Const SHEET_REMOCON_CODE_HYOUAs String="key code list"
Const SHEET_DATA As String="D A T A"
.
.
.
Sub string_output ()
Const ForAppending=8
Dim myFileSystem As New Scripting.File System Object
Dim mytextFile As Scripting.TextStream
Set mytextFile=myFileSystem.OpenTextFile (textFile, ForAppending, Tristate False)
mytextFile.Write tempString
mytextFile.Close
change_line
End Sub
.
.
在进行按照特定步骤进行软件测试或者对测试次数有特定要求 (比如, 要求对某系统进行连续十万次操作, 并记下错误数据) 时, 本系统的优越性得到了充分的体现, 可以将测试工作人员从单一乏味的工作中解脱出来, 避免了由于测试人员工作失误而造成的错误, 大大提高了工作效率以及数据的准确性, 而且, 由于可以即时的跟踪到通信数据, 为软件设计人员更快, 更准确的查找软件问题点提供了良好的数据信息。
[特别感谢]
本项目开发期间, 得到宋恩明和常宏两位同事的大力协助, 在此表示感谢。
摘要：本文介绍的是一种播放机软件自动测试装置, 尤其是一种可降低测试者劳动强度、避免重复测试中的操作错误、提高测试效率及准确率的播放机软件自动测试装置。本装置系统由红外接收装置, RS232-串行通信转换装置, 通信数据实时监控装置, 遥控器代码输出控制装置以及红外发射装置组成。
关键词：通信,测试
参考文献
[1]樊昌信等.通信原理及系统实验.北京:电子工业出版社, 2007.
[2]陈树新.现代通信系统建模与仿真.西安:西安电子科技大学出版社, 2007.
[3]康华光.电子技术基础[M].高等教育出版社, 1988.
2M有损切换装置的主要性能测试 篇10
电力通信光传输网络中约80%的通信业务应用需要2 M电路来承载并接入各类终端设备, 它们对传输信号可靠性和实时性有着较高要求, 为进一步强化对这些生产业务的可靠传输, 目前在电力通信系统中广泛应用了2 M有损切换装置 (Lossy Switching Device, LSD) [1,2]。黄艳明等[3]从继电保护通信网络的可靠性出发, 论证了2 M有损切换装置可以提高继电保护通道的健壮性, 符合坚强智能电网的建设要求。卓文合[4]介绍了2 M有损切换装置在安徽电力通信网中对各类业务通道保护的机理和应用形式, 包括脉冲编码调制 (Pulse Code Modulation, PCM) 通道、保护通道、调度数据网通道、交换机中继通道、电视会议系统通道等。
2 M有损切换装置通过增加传输路径和提供备用路由, 可以有力保障通道的可靠运行, 克服倒换时延对装置的影响, 便于对设备光缆等的检修管理[5]。以传送直流极I控制保护主用信号为例, 配装2 M有损切换装置前后系统情况对比如图1所示, 可以看出, 该切换装置按照“1+1”保护型配备, 当一条光传输通道出现故障时, 2 M有损切换装置会自动 (或人工) 将工作通道切换到另一条正常运行的光传输通道上。
2 M切换装置分为有损切换装置 (LSD) 和无损切换装置2种, 本文介绍了LSD的工作原理, 并在实验室条件下对LSD和继保极控装置进行了联调测试, 给出了该装置在电力通信中主要性能的测试条件和结果, 并指出了其在实际应用中需要注意的问题。
1 LSD的工作原理及主要性能参数
LSD工作原理示意如图2所示, 控制信号模块对用户2 M数据进行监控和管理, 对时钟进行提取并下达通道切换指令。告警检测模块负责对告警指示信号进行监测和判断, 并控制本端及通知对端采取相应措施, 例如当主用通道接收端的告警检测模块检测到2 M端口中断, 则输出告警指示信号并通知对端的切换设备, 同时将用户2 M数据切换至备用通道, 如果收端检测到数据, 说明切换成功, 则输出数据, 如未检测到则继续检测, 此措施可以保证双向同时切换, 并且避免切换过程中将非业务数据送给终端用户。切换控制模块通过实时提取通道监测量和通道控制信息, 完成通道切换动作。与无损切换装置相比, LSD无数据存储器, 通道切换通过硬件电路实现, 无需软件程序调整, 数据转发不占用内存资源。
LSD分为成帧信号有损切换和非成帧信号有损切换。非成帧信号有损切换采用单发单收机制, 主用通道传送用户数据 (非成帧) , 备用通道传送切换装置网管信息, 当主用通道发生故障时上报告警, 并发送告警指示信号信息通知对端进行切换, 待两端“握手”成功后, 由备用通道传送业务信息, 确保双向收发路由一致。成帧信号有损切换采用双发选收机制, 通过成帧信号中的开销比特来传送网管信息和告警信息。
LSD符合G.704和G.823标准要求, 传输比特速率为2 048 kbps, 采用2组独立的–48 V直流电源模块供电, 实现“1+1”备份, 任一模块出现故障时能够实现实时切换, 不会影响设备的正常运行, 但设备上的电源工作指示灯会出现告警, 并可在网管端监测到该告警。LSD的线路码型为HDB3码, 切换判决指标包括信号丢失告警、帧丢失告警、告警指示信号 (AIS) 告警等。网管软件可将设备状态信息 (包括端口指示状态、告警、失电等) 在网管系统的人机交互界面上实时显示, 网管接口多采用RJ45型。
2 实验测试
本次实验测试的目的是获取LSD的通道切换性能、失电 (及上电) 情况下装置的恢复时间、切换过程中对继电保护信号及装置动作的影响等。测试内容包括通道切换瞬断时间、装置失电及上电瞬断时间、切换过程中对南瑞极控装置动作及电网运行情况的影响等。
2.1 LSD的通道切换瞬断时间测试
配装LSD的通道切换瞬断时间测试连接示意如图3所示, LSD通过2 M通道与光传输设备Metro100的2 M接口相连, 本端与对端各2台Metro100分别通过光传输网络的不同路由进行通信, 分别断开2 M连线 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 后, 利用2 M仪表进行顺时针和逆时针的通道瞬断时间测试, 每种测试条件下均进行了3次测试。配装LSD的切换瞬断时间测试条件及结果见表1所列。
由表1数据可以看出, 在2 M通信通道断开的情况下, LSD能够切换到另一通道, 切换时的通道瞬断时间跟断开哪条2 M连线有直接关系。在相同条件下, 逆时针通道瞬断时间和顺时针通道瞬断时间有较大差别, 这是由于有损切换装置的通道倒换机制造成的:当一端收到告警信号准备启动倒换后向对端发送倒换信息, 只有收到“握手”信息后才启动倒换, 逆时针和顺时针通道瞬断时间差就是由“握手”过程中的路由时延引起的。
2.2 LSD失电及上电瞬断时间测试
2 M有损切换装置具备电源异常保护功能, 在收端或发端出现设备失电故障时, 通过“失电保护”功能可以将2 M有损切换装置进行有效隔离, 使发端与收端直接贯通, 确保2 M通道畅通。LSD失电及上电瞬断时间测试连接示意如图4所示。
LSD失电及上电瞬断时间测试条件及结果见表2所列, 可以看出, 与设备上电瞬断时间不同的是, 设备失电瞬断时间与原工作通道长度存在密切关系, 另外设备上电瞬断时间明显大于失电瞬断时间。
2.3 LSD切换对电网运行的影响
配装LSD的极控信号传输系统如图5所示, 由南瑞极控装置送出的极控信号经光电转换后由装置A口输入到LSD, 然后经传输设备将信号送到对端, 对端的信号处理过程与本端一致。光电转换装置的B口通过信号插入器与对端光电转换装置B口直连。在极控装置稳态运行、升功率、降功率3种情况下, 对断开LSD的连接或LSD失电时, LSD是否切换以及该过程对电网的影响进行了实验测试。测试结果表明, 当断开图5中的连接 (1) 或 (4) 时, 在极控装置稳态运行、升功率、降功率3种情况下, LSD均会发生通道切换, 且期间电网运行正常;当LSD失电时, 3种情况下LSD均转为直通状态, 期间电网运行正常。以上测试是在2个光电转换装置B口互连的条件下进行的, 若2个B口的互连断开, 重复以上测试会发现, 当断开 (1) 或 (4) 、或LSD失电时, LSD均会发生切换;直流线路纵差保护闭锁, 由联合控制转为独立控制, 通道恢复后纵差保护开放, 期间电网运行正常。
根据以上分析可以得出, 为提高通信系统乃至电力系统运行的可靠性, 应尽可能避免纵差保护启动闭锁, 因此建议采用具有A、B口的极控装置, 并且尽量保证在2个通道上采用双发选收机制同时传送业务。
3 应用LSD需要注意的问题
1) LSD的主备用通道切换存在时延, 对于保护、安控等对实时性要求很高的业务, 需要重点考虑切换装置的通道切换时间是否在该生产业务最高可容忍的切换时延内, 如不满足, 建议考虑更换为无损切换装置。
2) 确保LSD的信号编码及处理格式与客户侧设备接口的信号格式一致, 否则会造成信号无法正常传送。
3) LSD的主备用通道无关联, 备用通道传输质量劣化不会对极控信号的传送产生影响, 但在通道切换时会产生误码。
4) LSD设备、网管软件的可靠和安全问题需要引起足够的重视, 网管软件需要具备对数据库空间容量增加的控制功能, 如果未考虑, 当有异常事件导致通信网络阻塞时, 会造成恢复后的网络请求瞬间释放, 从而造成设备死机。
5) 对设备在实验室的预调试必须进行严格把关, 要进行带业务时的通道时延、装置切换及电源失电瞬断等项目的测试, 设备和网管软件的测试版本须与运行版本相一致, 此外还要开展网管软件系统与系统硬件设备整体运行稳定性的综合测试。
6) LSD缺乏完善的标准体系, 导致在设计、采购、施工、调试、验收、运维等环节均依据经验执行, 一旦条件发生变化, 极易出现不可预知的情况, 建议相关部门尽快开展对此类切换装置的技术标准制定工作, 落实该装置的使用原则, 为后续工程建设和运行维护提供指导和参照。
4 结语
本文介绍了LSD的工作原理, 在实验室条件下测试了传输通道时延、LSD通道切换瞬断时间、失电及上电瞬断时间、2 M连接线断开及设备失电情况下对极控装置动作和电网运行情况的影响等, 最后针对有损切换装置在电力通信系统中的应用, 提出了需要重视的几个问题。下一步工作中还需深入了解该装置在一级通信网的应用部署及对各项业务的承载和保护情况, 了解2 M有损切换装置在二级和三级电力通信网的布局结构, 并对存在的问题进行分析和研究。
摘要：为进一步提高电力通信系统运行的稳定性, 最大程度减小因通信检修或故障引起的对电网保护、安控等重要生产业务的影响, 需要在承载直流保护、安控等业务的一级骨干电力传输线路上配装2 M有损切换装置。文章介绍了有损切换装置 (LSD) 的工作原理, 给出了实验室条件下该装置在电力通信应用中主要性能的测试结果, 最后对该装置在实际应用中存在的问题进行了说明。
关键词：有损切换,通道时延,倒换时间,继电保护
参考文献
[1]李刚, 冯辰虎, 孙集伟, 等.纵联电流差动保护数据同步技术及通道切换时数据交换的研究[J].电力系统保护与控制, 2010, 38 (22) :141-150.LI Gang, FENG Chen-hu, SUN Ji-wei, et al.Research on data synchronization technology and data exchanging while channel switching of current differential protection[J].Power System Protection and Control, 2010, 38 (22) :141-150.
[2]张毅, 陈军, 余锐, 等.2M传输通道可靠性分析[J].电力系统通信, 2010, 31 (10) :30-33.ZHANG Yi, CHEN Jun, YU Rui, et al.Reliability analysis on 2Mtransmission channel[J].Telecommunications for Electric Power System, 2010, 31 (10) :30-33.
[3]黄艳明.符合坚强智能电网要求的2M保护切换设备[J].电力系统通信, 2010, 31 (2) :33-37.HUANG Yan-ming.The 2 M protection switching device conformed with strong and smart electrical grid[J].Telecommunications for Electric Power System, 2010, 31 (2) :33-37.
[4]卓文合.2M通道切换装置在安徽电力通信网的应用[J].安徽电力, 2006, 23 (2) :37-40.ZHUO Wen-he.The application of 2 M channel switching device in Anhui electric power communication network[J].Anhui Electric Power, 2006, 23 (2) :37-40.