1.2　现代液压测试系统组成

液压测试技术作为液压元件及液压系统研制和生产的关键技术，是验证产品性能指标、可靠性、寿命等的重要手段，越来越受到液压生产厂家和科研院所的重视。在计算机技术的推动下，液压测试技术得到了快速发展，其应用范围也越来越广，不再局限于对液压元件的测试，还包括了液压模拟试验技术。

1.2.1　现代液压测试系统基本组成

现代液压测试系统基本组成框图如图1-1所示，主要由动力源、测试对象、数据采集系统、通信模块和控制计算机组成。动力源为测试对象提供动力，测量系统测得所需物理量，并提供给数据采集设备，最终将所有信息传输至本地计算机。控制计算机一方面对动力源的启动、停止、加压、泄压等动作进行控制；另一方面对测试所得信息进行分析、处理。本地计算机与动力源、测试对象和数据采集系统间的数据交换和传输通过通信模块完成。远程计算机还可以通过互联网控制本地计算机，实现远程测试和数据交换。在实际液压测试中，应用得最多的还是本地测试。并不是任何液压测试系统都要求包括这些部分，对于简单的液压测试，可以只保留其中的必要部分。

（1）动力源

在液压测试系统中，动力源可为液压驱动或其他驱动方式。但对于液压泵试验系统，其动力源是电动机，而在液压马达、液压阀等液压元件测试及液压模拟试验系统中，动力源则为液压油源。液压源的压力、流量及液流方向，可以根据试验要求进行控制。

（2）测试对象

液压测试中，测试对象可为液压元件，如液压泵、液压马达、液压阀、液压缸等，也可为液压试验系统中的被试件，甚至可为一个系统。对于简单的液压测试系统，其测试对象可能只有一个，而对于复杂的液压测试系统，往往需要测试多个对象。

（3）数据采集系统

数据采集系统包括测量装置和数据采集设备，它是整个测试系统的核心之一，其性能直接关系到系统的测试精度和测试性能。测量系统主要由传感器、模拟调理电路等组成，完成对物理量的检测和必要的信号调理。数据采集设备对模拟信号进行实时采集，转化为数字信号后，通过通信接口，将数据传输给本地计算机。

（4）本地计算机

本地计算机提供人机操作界面，主要用于控制动力源，与测试对象和数据采集系统进行数据交换和数据传输。当获得测试对象的测试信息后，可在本地计算机上进行数据处理、科学分析，进而生成测试报告，为测试对象的性能评价提供数据依据。

（5）通信模块

在液压系统中，本地计算机一般通过可编程逻辑控制器（PLC）对动力源实行远程控制，它们之间的通信一般为串行通信，如RS-232、RS-422和RS-485。当然，动力源的控制也可手动操作来完成。测试对象和数据采集系统与本地计算机间的通信可通过以太网、USB等通信方式实现。

1.2.2　液压测试系统分类

在液压测试系统中，诸如动态压力、流量、位移、速度和加速度等被测量都是随时间连续变化的物理量。在时间上和数值上都是连续的物理量称为模拟量，而在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。根据液压测试系统中所得到的信号类型的不同，可将测试系统分为模拟测试系统和数字测试系统。

（1）模拟测试系统

模拟测试系统的基本原理图如图1-2所示，测量装置可以是传感器，也可以是仪表，其得到的信号是模拟信号，可直接在仪表盘或示波器上显示。如液压油源通常用压力表测量液压系统的供油压力，可直接在压力表盘上读数得到压力值。这种液压测试系统大部分按照“传感器+模拟式二次仪表”的模式组成，在测试过程中，一般采用模拟式记录仪在记录纸上记录试验曲线或由试验人员读取并记录试验数据，然后根据试验曲线和试验数据由试验人员手工处理得出特性指标。

图1-3所示为振动测量系统，测量装置为加速度计，虚线框部分为中间处理环节。由加速度计得到的电信号，经过中间处理环节的滤波、积分和放大处理后，最终由示波器输出模拟信号。

模拟测试系统得到的信号是模拟信号，没有经过A/D转换，不能直接和数字计算机相连；适用于简单的、所需采集物理量不是很多的、实时性要求不高的场合。其主要优点是价格低、直观性强、结构简易。主要缺点是：测量精度低，表盘型指示器的读数误差较大；功能单一，只能独立使用，往往需要人工参与，难以进行自动化处理；无动态数据的采集分析系统，无法实现对被测件进行动态试验。

（2）数字测试系统

计算机技术的广泛应用极大促进了测试技术的发展，计算机辅助测试（Computer Aided Test，CAT）系统采用计算机和计算机插件组成测试系统，通过数据采集设备将模拟量信号转换成数字信号，并传输给本地计算机。本地计算机可以直接利用软件对测试所得信息进行信号分析和处理，从而大幅提高测试技术的应用范围和工作效率。

图1-4所示为基于USB总线构建的测试系统，传感器检测得到的信号由模拟信号调理电路调理后形成多路模拟信号，经由模拟开关控制接入A/D转换器中，A/D转换的结果经光电隔离后串行输出到移位寄存器。移位寄存器将此结果转为并行数据，并写入FIFO存储器，由单片机将数据从FIFO存储器读出，通过USB控制器传送至计算机。

ARM处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能等优点，目前已发展了多个系列。图1-5所示为基于ARM处理器构建的测试系统。A/D转换器对传感器检测得到的模拟信号进行模数转换后，发送至ARM处理器。ARM处理器通过通信接口，如RS-232、USB、以太网、无线等，再将数据传递给本地计算机。FPGA由于输入输出端口资源丰富，可以自由编程支配和定义功能，因此能很好地解决多路信号采集问题，可用于扩展通道数。

工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，具备良好的可靠性、实时性、扩充性和兼容性，特别适用于大型、复杂的液压测试系统中。图1-6所示为应用工控机搭建的测试系统原理图，工控机的总线类型多样，有ISA总线、PCI总线、PC104总线、VME总线、PXI总线等，只要选购和工控机总线类型一致的AD数据采集板卡，就可直接插在工控机插槽上。本地计算机通过工控机上的通信接口，获取传感器测量得到的信息。这种测量系统尤其适用于实时性要求高、需要采集很多路物理量的场合。

无论是模拟测试系统，还是数字测试系统，都需要测量传感器的参与。现代液压测试技术普遍采用计算机辅助测试技术，高度集成了机电液一体化技术。它通过计算机、传感器、仪器仪表等对液压系统参数进行数据采集、量化和处理并输出测试结果。在试验过程中，还可以根据实际要求对液压设备进行控制，从而高速、高精度地完成对液压系统、元件的性能测试。