CN113551906A - 液压驱动***压力波动测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种液压驱动***压力波动测试装置及方法，该装置包括测试工装、供电模块、压力传感器和测试***，测试工装包括扭矩管理器，测试件连接扭矩管理器；测试***包括控制器，控制器连接供电模块，以用于输出测试开始指令，供电模块接收测试开始指令输出电源信号，控制器接收电源信号输出电压爬升信号；测试件接收电压爬升信号，以带动扭矩管理器动作，输出压力信号，电压爬升速率为0.18V/S；压力传感器接收压力信号，输出压力检测信号；测试***还包括显示装置，控制器还分别连接压力传感器和显示装置；控制器接收压力检测信号输出压力波形信号；显示装置接收压力波动信号，显示压力波动曲线。本申请线下实现对柱塞泵压力波动值的测试。

Description

液压驱动***压力波动测试装置及方法

技术领域

本申请涉及压力波动测试的领域，尤其是涉及一种液压驱动***压力波动测试装置。

背景技术

液压驱动***是以液压油为工作介质，利用液压油的压力来传递动力。

柱塞泵是液压驱动***的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。

在汽车***中，柱塞泵作为离合器毂结合的动力源，在使用过程中如果存在输出的压力有波动，会造成离合器毂的结合状态不稳定，引起动力传达不稳定，最终会导致车身抖动，窜动，噪音等NVH的问题。

发明内容

为了线下实现对柱塞泵压力波动值的测试，本申请提供了一种液压驱动***压力波动测试方法、装置及电子设备。

第一方面，本申请提供一种液压驱动***压力波动测试装置，采用如下的技术方案：

一种液压驱动***压力波动测试装置，包括测试工装、供电模块、压力传感器和测试***，所述测试工装包括扭矩管理器，所述扭矩管理器连接测试件；

所述测试***包括控制器，所述控制器分别连接所述供电模块和测试件，所述控制器输出测试开始指令，供电模块接收所述测试开始指令输出电源信号，控制器接收所述电源信号输出电压爬升信号；

所述测试件接收所述电压爬升信号，以带动所述扭矩管理器动作，电压爬升速率为0.18V/S；

所述压力传感器，用于检测扭矩管理器输出的压力，输出压力检测信号；

所述测试***还包括显示装置，所述控制器还分别连接所述压力传感器和显示装置；所述控制器接收所述压力检测信号，生成压力波动曲线，并输出显示信号；

所述显示装置接收所述显示信号，显示压力波动曲线。

通过采用上述技术方案，控制器输出测试开始指令，供电模块接收测试开始指令，输出电源信号，控制器接收电源信号输出电压爬升信号，测试件接收电压爬升信号动作，带动扭矩管理器动作，压力传感器实时检测扭矩管理器输出的压力，并输出压力检测信号，控制器接收压力检测信号生成压力波动曲线，并输出压力波动信号，显示器接收压力波动信号显示压力波动值，工作人员通过压力波动测试装置可以实现线下检测不同压力值下柱塞泵的压力波动值。

可选的，还包括低通滤波器和高通滤波器，所述低通滤波器连接所述压力传感器，所述高通滤波器连接所述低通滤波器，所述高通滤波器还连接所述控制器，所述压力传感器输出的压力检测信号依次经过所述低通滤波器和高通滤波器的滤波处理，传输至所述控制器。

通过采用上述技术方案，高通滤波器和低通滤波器的设置，使压力传感器输出的压力检测信号依次经过低通滤波器和高通滤波器的处理后传输至控制器，低通滤波器和高通滤波器过滤掉了大部分干扰信号，得到的压力波动曲线更加能反应压力的变化。

可选的，所述低通滤波器的截止频率为250Hz，所述高通滤波器的截止频率为10Hz。

可选的，所述控制器通过CAN通讯将电压爬升信号传输至所述测试件。

第二方面，本申请提供一种柱塞泵压力波动测试方法，采用如下的技术方案：

一种柱液压驱动***力波动测试方法，该方法包括，

通过控制器输出测试开始指令，供电模块接收所述测试开始指令，输出电源信号，所述控制器接收所述电源信号，并输出电压爬升信号，以驱动所述测试件动作；

所述测试件动作，带动扭矩管理器动作输出压力信号，所述压力传感器实时采集所述压力信号输出压力检测信号；

所述控制器实时接收所述压力检测信号，生成压力曲线，并根据所述压力曲线绘制上包络曲线和下包络曲线；

通过所述控制器计算预设时间内上包络曲线和下包络曲线的差值，所述上包络曲线和下包络曲线的差值为压力波动值，并根据多个预设时间内上包络曲线和下包络曲线的差值拟合成时间压力波动曲线，所述时间压力波动曲线为压力波动值随时间变化的曲线；

通过控制器确定每个预设时间内对应的压力值；

根据预设时间内的压力波动值和每个预设时间对应的压力值，得出压力波动曲线，所述压力波动曲线为压力波动值随压力值变化的曲线。

可选的，通过控制器接收所述电源信号，并输出电压爬升信号，以驱动所述测试件动作之前，还包括：

通过控制器输出排气控制指令，所述供电模块接收所述排气控制指令，输出电源信号，所述电源信号通过所述控制器传输至所述测试件以驱动所述测试件动作，进行排气。

可选的，所述测试件动作，带动扭矩管理器动作，所述压力传感器实时检测所述扭矩管理器输出的压力，输出压力检测信号，之后还包括，

依次通过所述低通滤波器和高通滤波器对压力检测信号进行滤波处理，以过滤静态压力信号和动态压力信号。

可选的，所述静态压力信号为压力传感器通电后未进行压力值采集时供电的波动信号以及外界电磁环境的干扰信号；所述动态压力信号为超出测试件自身产生的压力波动频率的信号。

可选的，根据所述压力曲线绘制上包络曲线和下包络曲线的方法具体包括，

通过控制器获取多个预设时间内压力曲线的最高点；

通过控制器获取多个预设时间内压力曲线的最低点；

通过控制器将多个预设时间内压力曲线的最高点进行连线，绘制上包络曲线；

通过控制器将多个预设时间内压力曲线的最低点进行连线，绘制下包络曲线。

可选的，通过所述控制器计算同一时刻上包络曲线和下包络曲线的差值，并根据差值拟合成时间压力波动曲线之后，将所述压力波动曲线通过1Hz低通滤波处理。

通过采用上述技术方案，将得到的时间压力波动曲线通过1Hz的低通滤波处理，过滤掉高于1Hz的信号，便于时间压力波动曲线的读取。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.控制器输出测试开始指令，供电模块接收测试开始指令，输出电源信号，控制器接收电源信号输出电压爬升信号，测试件接收电压爬升信号动作，带动扭矩管理器动作，压力传感器实时检测扭矩管理器动作输出的压力，输出压力检测信号，控制器接收压力检测信号并生成压力波动曲线，输出压力波动信号，显示器接收压力波动信号显示压力波动值，工作人员通过压力波动测试装置可以线下检测不同压力值下柱塞泵的压力波动值；

2.通过设计低通滤波器和高通滤波器，压力检测信号依次通过低通滤波器和高通滤波器可过滤掉压力检测过程中的干扰信号后形成的压力曲线，更加能反应压力的变化。

附图说明

图1是本申请提供的液压驱动***压力波动测试装置的整体结构示意图。

图2是本申请提供的液压驱动***压力波动测试方法的流程图。

图3是控制器输出的电压爬升信号和扭矩管理器输出的压力随时间变化的曲线图。

图4是压力曲线、上包络曲线、下包络曲线和时间压力波动曲线。

图5是限值曲线和压力波动曲线。

附图标记说明：1、测试工装；11、翻转支架；12、后桥；13、扭矩管理器；10、测试***；101、控制器；102、显示装置；20、测试件；30、压力传感器；40、供电模块；50、低通滤波器；60、高通滤波器。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-5及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种液压驱动***压力波动测试装置。参照图1，液压驱动***压力波动测试装置包括测试工装1、供电模块40、压力传感器30和测试***10，测试工装1包括扭矩管理器13、后桥12和翻转支架11，扭矩管理器13和后桥12通过螺栓连接，扭矩管理器13和后桥12通过螺栓固定安装于翻转支架11上，测试时将测试件20与扭矩管理器13通过螺栓连接。测试***10包括显示装置102和控制器101，控制器101分别连接测试件20、供电模块40、压力传感器30和显示装置102 。本实施例中，测试件20为六个柱塞是柱塞泵，控制器101的控制线缆接头与柱塞泵的ECU接头连接。上述扭矩管理器13和后桥12均为汽车常用的零部件，且翻转支架11只要能实现检测、安装和拆卸过程中扭矩管理器13和后桥12翻转即可，在此不做过多赘述。

控制器101用于输出检测开始信号，供电模块40接收检测开始信号，输出电源信号，控制器101接收电源信号，输出电压爬升信号，控制器101通过CAN通讯将电压爬升信号传输至柱塞泵，柱塞泵接收电压爬升信号开始工作，带动扭矩管理器13动作，压力传感器30检测扭矩管理器13输出的压力，输出压力检测信号。

扭矩管理器13包括高压腔，高压腔内设置有活塞且高压腔内灌注有液压油，柱塞泵工作，使高压腔内的液压油有具有一定的压力，通过液压油推动活塞动作来压紧离合器毂内的摩擦片，压力传感器30设置于活塞的一端，通过检测活塞输出的压力从而实现对高压腔内油压的检测，高压油腔内的油压是由柱塞泵提供的，即通过检测活塞输出的压力，即可实现对柱塞泵输出压力的检测。

控制器101接收压力检测信号，多压力检测信号进行处理计算形成压力波动曲线，并输出显示信号，显示器接收显示信号，显示压力波动曲线。

液压驱动***压力波动测试装置还包括低通滤波器50和高通滤波器60，低通滤波器50连接压力传感器30，低通滤波器50还连接高通滤波器60，高通滤波器60还连接控制器101，压力传感器30输出的压力检测信号，依次经过低通滤波器50和高通滤波器60的处理，然后传输至控制器101，从而获得更加真实的压力波动曲线。

本申请实施例公开一种液压驱动***压力波动测试方法。参照图2，液压驱动***压力波动测试方法包括：

S1：通过控制器101输出测试开始指令，供电模块40接收测试开始指令，输出电源信号，控制器101接收电源信号输出电压爬升信号至柱塞泵，以驱动柱塞泵动作。

参照图3，横坐标为时间，纵坐标为压力和电压，曲线A为电压爬升信号曲线，表示输入至柱塞泵的电压随时间的变化，曲线B为压力曲线，表示柱塞泵输出的压力随时间的变化。

驱动柱塞泵动作时，采用电压爬升的模式，本实施例中，电压爬升速率为0.18V/S，此时柱塞泵输出的压力的增加速率为0.8bar/s，即电压每增加0.18V，柱塞泵的输出压力增加0.8bar。在其他实施方式中电压爬升速率可根据实际情况进行设置，在此不做限制。

S2：柱塞泵动作，带动扭矩管理器13动作，压力传感器30实时检测扭矩管理器13输出的压力，输出压力检测信号。

在进行压力数据采集时，会产生电源信号、外界噪音等干扰信号。理论上本实施例中柱塞泵产生的压力波动频率会在10Hz-250Hz之间，因此在步骤S2之后需要将压力检测信号通过低通滤波器50和高通滤波器60进行滤波处理，以过滤掉静态压力信号和动态压力信号，之后执行步骤S3。本实施例中，低通滤波器50的截止频率为250Hz，高通滤波器60的截止频率为10Hz，压力检测信号经过低通滤波器50和高通滤波器60处理后，会过滤掉频率在10Hz-250Hz之外的静态压力信号和动态压力信号，使得采集到的压力检测信号能准确的反应柱塞泵输出的压力。本实施例中，静态压力信号为压力传感器30通电后，未进行压力值采集时供电的波动信号以及外界电磁环境的干扰信号，动态压力信号为超出柱塞泵自身产生的压力波动频率的信号。

高通滤波器60和低通滤波器50的截止频率可根据柱塞泵的类型和工况进行确定，理论上柱塞泵每旋转一圈最低有1次波动，最多有6次波动。根据波动次数可将柱塞泵分为1阶、2阶、3阶、4阶、5阶和6阶，可根据柱塞泵的转速来计算压力波动的频率，以此作为的滤波阈值的设定。

具体的计算方式为：f=(r×n)/T，其中f为截止频率，r为柱塞泵的转速，n为柱塞泵的阶次。将阶次的最大值和最小值带入上述公式，两次计算得出的频率即为滤波的阈值范围。

同时压力传感器30的采样频率应为柱塞泵理论波动频率的2倍以上，本实施例中压力传感器30的采样频率为1KHz，在其他实施方式中，压力传感器30的采样频率可根据柱塞泵的波动频率具体设置，只要采样频率在柱塞泵理论波动频率2倍以上即可，在此不做限制。

S3：控制器101实时接收压力传感器30输出的压力检测信号，得到压力曲线，根据压力曲线绘制上包络曲线和下包络曲线。

参照图4，横坐标为时间，纵坐标为压力，曲线C为压力曲线，曲线D上包络曲线，曲线E为下包络曲线。

绘制上包络曲线和下包络曲线的方法为：

通过控制器101获取多个预设时间内压力曲线的最高点；

通过控制器101获取多个预设时间内压力曲线的最低点；

通过控制器101将多个预设时间内压力曲线的最高点进行连线，绘制上包络曲线；

通过控制器101将多个预设时间内压力曲线的最低点进行连线，绘制下包络曲线。

本实施例中，预设时间为60ms，即包络信号长度为60ms。

S4：通过控制器101计算预设时间内上包络曲线和下包络曲线的差值，即同一预设时间段内，压力的最大值-压力的最小值；上包络曲线和下包络曲线的差值为压力波动值，并根据多个预设时间内上包络曲线和下包络曲线的差值拟合成时间压力波动曲线。

参照图4，时间压力波动曲线为压力波动值随时间变化曲线，曲线F即为时间压力波动曲线，表示压力波动值随时间的变化规律。为了便于时间压力波动曲线的读取，采用低通滤波器50进行处理，设置截止频率为1Hz。

S5：通过控制器101确定每个预设时间段内对应的压力值。

S6：控制器101根据预设时间内的压力波动值和每个预设时间对应的压力值，得出压力波动曲线。

在步骤S5和S6中，具体的，采用电压爬升的方式驱动柱塞泵动作，且电压成阶梯性爬升，即0电压为0V、1S电压为0.18V、2S电压为0.36V、……，依次类推。因此， 0S对应的压力值为0bar、1S对应的压力值均为0.8 bar、2S对应的压力值均为1.6 bar、……，依次类推。预设时间为60ms,可以根据上述规律确定出每个预设时间段对应的压力值。

可以了解的是，1S=1000ms,1-2S（包括第1S，不包括第2S）内包含的预设时间段的个数=1000ms/60ms，每个预设时间段均对应一个压力波动值，之后，计算1-2S压力波动值的平均值，计算方式为：1-2S各个预设时间段对应的压力波动值之和/1-2S内包含的预设时间段的个数；所得结果即为0.8 bar下对应的压力波动值。

参照图5，横坐标为柱塞泵输出的压力值，纵坐标为压力波动值。曲线G为限值曲线，代表不同压力值下，压力波动值的上限，压力波动值的上限可根据柱塞泵的使用工况以及柱塞泵在整车上的噪声、振动与声振粗糙度可接受的范围设定，不同的产品可设计不同的上限在此不做限制。每一产品根据实际情况对应一条限制曲线。图5中限制曲线仅为不同情况下的示例。曲线H为压力波动曲线,表示不同压力值下对应的压力波动值，为了保证测试的准确性，采用多次测量，本实施例进行五次测量得出不同的压力波动曲线均符合压力波动范围，即柱塞泵可正常实用。在其他实施例中，可根据实际情况设定测量次数，在此不做限制。

在进行油压波动测试之前，还需要对柱塞泵进行排气处理，向柱塞泵内注入液压油，控制器101输出排气控制指令，供电模块40接收排气控制指令，输出电源信号，控制器101接收电源信号，并将电源信号传输至柱塞泵，柱塞泵动作驱动液压油流动，当液压油通过泄压阀时，液压增加，打开泄压阀排出柱塞泵内部的气体。通过对柱塞泵进行排气处理可以获得稳定的测试环境，排除气泡对液压波动测试的影响。

通过检测柱塞泵的压力波动可判断柱塞泵的运行状况，压力波动越小运行越稳定，当压力波动超过限值时，则需要对柱塞泵就行维修或更换。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种液压驱动***压力波动测试装置，其特征在于：包括测试工装(1)、供电模块(40)、压力传感器(30)和测试***(10)，所述测试工装(1)包括扭矩管理器(13)，所述扭矩管理器(13) 连接测试件(20)；

所述测试***(10)包括控制器（101），所述控制器（101）分别连接所述供电模块(40)和测试件（20），所述控制器（101）输出测试开始指令，供电模块(40)接收所述测试开始指令输出电源信号，控制器（101）接收所述电源信号输出电压爬升信号；

所述测试件(20)接收所述电压爬升信号，以带动所述扭矩管理器(13)动作，电压爬升速率为0.18V/S；

所述压力传感器(30)，用于检测扭矩管理器(13)输出的压力，输出压力检测信号；

所述测试***(10)还包括显示装置（102），所述控制器（101）还分别连接所述压力传感器(30)和显示装置（102）；所述控制器（101）接收所述压力检测信号，生成压力波动曲线，并输出显示信号；

所述显示装置（102）接收所述显示信号，显示压力波动曲线。

2.根据权利要求1所述的液压驱动***压力波动测试装置，其特征在于：还包括低通滤波器(50)和高通滤波器(60)，所述低通滤波器(50)连接所述压力传感器(30)，所述高通滤波器(60)连接所述低通滤波器(50)，所述高通滤波器(60)还连接所述控制器（101），所述压力传感器(30)输出的压力检测信号依次经过所述低通滤波器(50)和高通滤波器(60)的滤波处理，传输至所述控制器（101）。

3.根据权利要求2所述的液压驱动***压力波动测试装置，其特征在于：所述低通滤波器(50)的截止频率为250Hz，所述高通滤波器(60)的截止频率为10Hz。

4.根据权利要求1所述的液压驱动***压力波动测试装置，其特征在于：所述控制器（101）通过CAN通讯将电压爬升信号传输至所述测试件(20)。

5.一种液压驱动***压力波动测试方法，所述方法应用于权利要求1-4任意一项所述的液压驱动***压力波动测试装置，其特征在于：该方法包括，

通过控制器（101）输出测试开始指令，供电模块(40)接收所述测试开始指令，输出电源信号，所述控制器（101）接收所述电源信号，并输出电压爬升信号，以驱动所述测试件(20)动作；

所述测试件(20)动作，带动扭矩管理器(13)动作输出压力信号，所述压力传感器(30)实时采集所述压力信号输出压力检测信号；

所述控制器（101）实时接收所述压力检测信号，生成压力曲线，并根据所述压力曲线绘制上包络曲线和下包络曲线；

通过所述控制器（101）计算预设时间内上包络曲线和下包络曲线的差值，所述上包络曲线和下包络曲线的差值为压力波动值，并根据多个预设时间内上包络曲线和下包络曲线的差值拟合成时间压力波动曲线，所述时间压力波动曲线为压力波动值随时间变化的曲线；

通过控制器（101）确定每个预设时间内对应的压力值；

根据预设时间内的压力波动值和每个预设时间对应的压力值，得出压力波动曲线，所述压力波动曲线为压力波动值随压力值变化的曲线。

6.根据权利要求4所述的液压驱动***压力波动测试方法，其特征在于：通过控制器（101）接收所述电源信号，并输出电压爬升信号，以驱动所述测试件(20)动作之前，还包括：

通过控制器（101）输出排气控制指令，所述供电模块(40)接收所述排气控制指令，输出电源信号，所述电源信号通过所述控制器（101）传输至所述测试件(20)以驱动所述测试件(20)动作，进行排气。

7.根据权利要求4所述的液压驱动***压力波动测试方法，其特征在于：所述测试件(20)动作，带动扭矩管理器(13)动作，所述压力传感器(30)实时检测所述扭矩管理器(13)输出的压力，输出压力检测信号，之后还包括，

依次通过所述低通滤波器(50)和高通滤波器(60)对压力检测信号进行滤波处理，以过滤静态压力信号和动态压力信号。

8.根据权利要求6所述的液压驱动***压力波动测试方法，其特征在于：所述静态压力信号为压力传感器(30)通电后未进行压力值采集时供电的波动信号以及外界电磁环境的干扰信号；所述动态压力信号为超出测试件(20)自身产生的压力波动频率的信号。

9.根据权利要求4所述的液压驱动***压力波动测试方法，其特征在于：根据所述压力曲线绘制上包络曲线和下包络曲线的方法具体包括，

通过控制器（101）获取多个预设时间内压力曲线的最高点；

通过控制器（101）获取多个预设时间内压力曲线的最低点；

通过控制器（101）将多个预设时间内压力曲线的最高点进行连线，绘制上包络曲线；

通过控制器（101）将多个预设时间内压力曲线的最低点进行连线，绘制下包络曲线。

10.根据权利要求4所述的液压驱动***压力波动测试方法，其特征在于：通过所述控制器（101）计算同一时刻上包络曲线和下包络曲线的差值，并根据差值拟合成时间压力波动曲线之后，将所述压力波动曲线通过1Hz低通滤波处理。

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