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1、第19卷第3期山东科技大学学报(自然科学版)Vol.1932000年9月JournalofShandongUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Sep.2000文章编号:1000-2308(2000)03-0070-03液压管路压力非插入式检测方法研究1112崔玉亮,于凤,原明亭,靳世久(1.山东科技大学矿压研究所,山东泰安271019;2.天津大学,天津300072)摘要:传统液体压力检测方法需要感压元件和液体介质相接触才能实施检
2、测,因而在液压系统故障诊断中临时安装压力表或压力传感器是十分困难的。非插入式液体压力检测方法有助于快速故障诊断的实现。方法之一是将液压作用下金属管道外径变形量转化为压力变化量,这是传统测压方法的延伸。本文提出通过测量超声波在液体介质中传播的声速实现压力非插入式检测的新方法。该方法完全突破了传统液体压力检测方法的思维模式,具有重要的应用价值。关键词:液压系统;压力;非插入测量;超声波中图分类号:TH812文献标识码:A现代化液压设备日趋精密和复杂,随之而来应、谐振原理、力平衡原理、压电效应、
3、激光干涉原的系统故障引起的损失也同步增长。只有在尽可理、光纤变换等,而指示环节则经历了机械式、数能短的时间内,正确诊断故障之所在,及时修复,字化和智能化三个发展阶段。纵观压力检测手段才有可能将损失降低到最低程度。液压系统的故的发展历程,尽管技术在不断更新,但有一个根本障定位需要许多部位的压力读数,以便科学地诊点却始终没有改变,那就是所有的测量基本上都断失效元件。本文首先简要回顾传统的接触式液是接触式测量敏感元件必须和液体介质相接压测量方法,指出其不足之处,进而提出非插入式触。液压检测方法基本思路,并
4、对超声检测液压管路压力的新方法进行研究。新方法的特色在于能从液压系统管路的外部测量出内部液体介质工作压力,而对液压系统工况无任何影响。显然,该方法对于液压系统的快速故障定位具有十分重要的意义。1传统的接触式液压测量方法图1传统的接触式液压测量方法原[1、2]理图目前,虽然液压测量方法种类繁多,但其测量示意图均可用图1来表示。无论是机械压力1感压;2传递;3指示;4测压管;5管道;6液压油计,还是非电量电测式压力计,研究的重点均放在上述测量方法在液压系统故障诊断中遇到严感压元件、传递元件和显示元件
5、上。归纳起来,感重挑战。这是因为在故障定位过程中,临时需检压元件有波登管、波纹管、膜片、膜盒等,传递(转测压力的部位较多,而在这些部位安装压力表或换)元件的变换效应已达数十种,如应变效应、压压力传感器是十分困难或不允许的,由此只能延阻效应、电容变换、电感变换、涡流效应、霍尔效收稿日期:2000-01-19*基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Q98F07149)作者简介:崔玉亮(1963-),男,山东青州人,教授,博士,从事测试计量及仪器专业教学和科研.第3期崔玉亮等:液压
6、管路压力非插入式检测方法研究71误修复,造成更大的损失。研究不用插入压力计这种基于管道弹性变形特性的非插入式液压而快速测定压力的方法是十分必要的。检测方法,其性能受到管道变形特性的制约。毕竟与专门设计的感压元件相比,管道的变形特性2非插入式液压检测方法自然要差一些,从而使这种测压方法的灵敏度、精所谓非插入式液压检测方法,是指突破传统度等指标受到影响。但作为液压系统故障诊断之接触式测压方法的思维模式,无需在液压管道上用,亦不失为一种有效的检测手段。加工测压孔、安装压力计等程序,就能
7、在管外检测2.2基于第二种思路的非插入式液压检测方法出管内液体介质压力的测量方法。受无损检测技术的启发,利用检测源提供检为了实现液压的非插入式测量,可以有两种测介质,与被检测对象相互作用,使检测介质的参基本思路,第一种是传统测压方法的延伸,第二种数随被检物体状态变化而变化,从而可以产生多是拓宽思路、另辟蹊径。种信号,通过对某些信号的检测、解释实现特定的2.1基于第一种思路的非插入式液压检测方法检测目标。把油液作为被检对象,依据压力变化在图1中,液体压力作用于感压元件使其产引起油液声速变化这一物理
8、特性,选择超声波作生应变、位移等,这是整个测压序列中的第一步。为检测源。通过测量超声波在油液中传播的声速由材料力学会联想到在液压作用下钢管也会产生达到测量压力之目的。通过研究,我们提出的检弹性变形,这样就可以利用已有的变换元件和指测方案如图2所示。下面简述其检测原理。示元件,以实现液压检测之目的。这种思路是传统测压方法的延伸,根据液体压力作用下金属管道径向产生弹性变形的基本原理,通过检测管道外径微小变形量即可解算出管道内部工作压力。在内部油液压力作用下,金属管道外径的
