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LG-DY04型電液伺服測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)
液壓伺服控制技術(shù)是隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的的新型液壓控制技術(shù)。其控制精度和響應(yīng)的快速性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的液壓傳動(dòng)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛采用。在液壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，伺服閥的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能測(cè)試能夠讓學(xué)生直觀的了解伺服系統(tǒng)核心元件的性能和主要參數(shù)。我單位設(shè)計(jì)開發(fā)的電液伺服測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)可以滿足高等院校、職業(yè)院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研開發(fā)要求。并可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要經(jīng)升級(jí)后增加新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具有良好的可擴(kuò)展性。
一、基本功能
掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能，進(jìn)一步了解機(jī)電一體化技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試即CAT技術(shù)的應(yīng)用，提高學(xué)生測(cè)試技能和動(dòng)手能力。了解電液伺服閥的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，并掌握其性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)分析方法。了解電液伺服閥控液壓缸系統(tǒng)(開環(huán)、閉環(huán))在正弦輸入和階躍輸入時(shí)的響應(yīng)特性,加深對(duì)反饋控制的理解。
二、實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
1、機(jī)械電子工業(yè)部1989年發(fā)布、實(shí)施的JB/JQ20233-88《電液伺服閥試驗(yàn)方法》；
2、航空工業(yè)部1987年發(fā)布的HB5610《電液流量伺服閥通用技術(shù)條件》；
3、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗(yàn)方法》。
三、主要技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)額定工作壓力：10Mpa；單泵6.67L/min—單電機(jī)1.5KW (進(jìn)口件) 共2套；泵源AC 380V；控制電壓：DC24V；組合方式搭接。
1、能夠完成伺服閥的特性試驗(yàn)的特性實(shí)驗(yàn)、伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)、伺服系統(tǒng)的開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)（階躍信號(hào)響應(yīng)、正弦信號(hào)響應(yīng)）等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
2、采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理、激勵(lì)信號(hào)發(fā)生、等功能，要求軟硬件齊全、界面友好。數(shù)據(jù)采集板卡采用32通道模擬輸入、16通道數(shù)字輸入和12路模擬輸出。
3、靜態(tài)流量測(cè)量精度<2%，動(dòng)態(tài)流量測(cè)量頻帶寬度>100Hz，壓力測(cè)量精度<2%，壓力測(cè)量頻帶寬度>100Hz。
4、工控機(jī)配置：（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的核心。為適應(yīng)高速采集運(yùn)算、海量存儲(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，可配置一臺(tái)基于PIV架構(gòu)的計(jì)算機(jī)：945GZ主板/E2180（酷睿 雙核2.0G）1G DDRII533/集成顯卡、網(wǎng)卡、聲卡/160G SATA/防水抗菌鍵盤/光電鼠標(biāo)/17寸液晶/三年有限保修三年上門/硬盤保護(hù)/DOS系統(tǒng)/一鍵恢復(fù)；打印機(jī)（彩色噴墨，分辨率：5760×1400dpi，打印內(nèi)存：標(biāo)配內(nèi)存：48MB；最大內(nèi)存：256MB，接口類型：USB2.0）、顯示器和PLC控制器（8位數(shù)字量輸入，6位數(shù)字量輸出，工作電源：24VDC/4.5A
5、軟件開放良好性好，提供進(jìn)行二次開發(fā)的程序接口。
6、泵站額定流量：6.67L／min；
四、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體設(shè)計(jì)
1、電液伺服閥的靜態(tài)特性包括壓力增益特性、空載流量特性、壓力流量特性、內(nèi)部泄漏特性等。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該測(cè)量的參數(shù)有：控制流量Q 、供油壓力ps、回油壓力pt、控制口壓力pa 、pb 等。電液伺服閥的動(dòng)態(tài)特性通常用它的頻率特性或階躍響應(yīng)特性來(lái)表示。實(shí)驗(yàn)借助無(wú)載缸完成電液伺服閥的動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)應(yīng)該測(cè)量的參數(shù)有無(wú)載缸的位移s等。
2、本實(shí)驗(yàn)臺(tái)由液壓站、電控部分、立式儀表柜以及數(shù)據(jù)采集工控等四部分組成。電控部分主要是液壓站供電的控制柜，可集成在液壓站前面板上。儀表柜是液壓站工作參數(shù)的顯示面板，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，儀表柜設(shè)計(jì)成立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安裝高精度儀表及放大器組件，為保證儀表供電穩(wěn)定，儀表柜中安裝高質(zhì)量穩(wěn)壓電源及安全保護(hù)電路。工控機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，內(nèi)部安裝高精度數(shù)據(jù)采集卡及標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出單元，它可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CAT，并通過I/O電路對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。工控機(jī)配備液晶顯示單元及激光打印輸出單元，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)處理和表格曲線打印輸出。
五、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、動(dòng)靜態(tài)特性試驗(yàn)采用同一試驗(yàn)臺(tái)，在測(cè)試靜態(tài)特性時(shí)，通過安裝在液壓缸油路上的截止閥來(lái)阻斷通往液壓缸的油路。動(dòng)態(tài)特性測(cè)試時(shí)則只打開到液壓油缸的通路。
2、硬件配置方面：在電液伺服閥的進(jìn)油口、兩個(gè)負(fù)載口安裝三個(gè)壓力傳感器,獲得壓力參數(shù)并變送輸出。在兩負(fù)載口之間設(shè)計(jì)一整流回路，并安裝渦輪流量計(jì),得到控制油路流量參數(shù)。比例節(jié)流閥同渦輪流量計(jì)串聯(lián)，通過改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小，得到不同的負(fù)載壓力?；赜吐返牧髁總鞲衅骺蓽y(cè)系統(tǒng)的泄漏流量。測(cè)試動(dòng)態(tài)特性時(shí),由于液壓油缸的速度與閥輸出的空載流量成正比,在活塞桿上加裝速度傳感器，測(cè)量速度值乘以相關(guān)系數(shù)即可獲得伺服閥的輸出流量。
六、數(shù)據(jù)采集及工控部分設(shè)計(jì)
CAT實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集和處理的。試驗(yàn)時(shí)，信號(hào)由相應(yīng)的傳感器檢測(cè)，先送至儀表柜上的二次儀表，二次儀表對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行放大、濾波轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)字顯示，并通過相應(yīng)的接口電路傳輸給工控機(jī)，由測(cè)試軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、顯示、報(bào)表、打印等功能。同時(shí)電磁閥特別是電液伺服閥的動(dòng)作控制通過計(jì)算機(jī)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1、傳感器及二次儀表
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗(yàn)方法》的要求，在電液伺服閥的具體測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目中，需要測(cè)量伺服閥的進(jìn)出口和兩個(gè)控制油口的油液壓力，進(jìn)出油口的油液溫度以及流量等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)液壓系統(tǒng)的油液壓力和流量條件選擇壓力、溫度、流量傳感器如下。并根據(jù)各種傳感器的便送輸出情況選擇二次儀表。并對(duì)傳感器和二次儀表的安裝和顯示等條件提出具體要求。
2、采集板卡和控制板卡
根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的系統(tǒng)功能和要求，整個(gè)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下功能：
（1）傳感器和二次儀表的測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入
（2）根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目的不同，控制相關(guān)電磁閥的開閉
（3）程序控制電液伺服閥的動(dòng)作和開度
（4）傳感器采集的壓力、溫度、流量等測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過二次儀表便送輸出后，通過A/D板接口電路送至工控機(jī)，由軟件進(jìn)行處理。
（5）電磁閥的開閉通過工控機(jī)輸出電平信號(hào)來(lái)控制，經(jīng)過放大后控制相關(guān)電磁閥的動(dòng)作。
（6）電液伺服閥的動(dòng)作和開度通過程序手動(dòng)或者自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，將程序輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬量，輸出到電液伺服閥的放大線圈控制電液伺服閥的相關(guān)動(dòng)作。
七、測(cè)試軟件
1、為了使軟件界面更加友好、操作更加簡(jiǎn)單，我們開發(fā)了全中文的基于Window2k和XP操作系統(tǒng)的測(cè)試軟件,界面美觀大方，提示信息及其幫助全部為中文，易于掌握，操作使用方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性和容錯(cuò)性好。為了便于維護(hù)和使用，軟件在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)采用了模塊化結(jié)構(gòu)以及分層菜單和容錯(cuò)技術(shù)。為提高數(shù)據(jù)采集的精度，程序中使用了多媒體定時(shí)器，采樣精度達(dá)到1ms。同時(shí)在軟件的編制中采用了多線程技術(shù)，采集、顯示和存儲(chǔ)分線程操作，提高采集和顯示的實(shí)時(shí)性，同時(shí)加速代碼執(zhí)行速度，節(jié)約系統(tǒng)資源。數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLSERVER2000便于數(shù)據(jù)的保存和查詢。
2、在主控模塊中，根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目及其擴(kuò)展功能來(lái)設(shè)計(jì)菜單，測(cè)試軟件的主要菜單內(nèi)容包括：文件、系統(tǒng)測(cè)試、報(bào)表管理、技術(shù)參數(shù)入庫(kù)、設(shè)置、工具和幫助等。對(duì)于每一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，通過點(diǎn)擊菜單或者界面上的相關(guān)按鍵，程序?qū)σ簤合到y(tǒng)的相關(guān)電磁閥和電控系統(tǒng)的加載裝置自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，只需要填寫試驗(yàn)的編號(hào)，手動(dòng)填寫其他相關(guān)參數(shù)，即可完成相關(guān)的試驗(yàn)，操作方便，易學(xué)易用。用戶也可在界面上手動(dòng)設(shè)置液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，進(jìn)行其他一系列擴(kuò)展試驗(yàn)，靈活性高。報(bào)表管理給用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立了一個(gè)交互的平臺(tái)，可以輕松實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)試驗(yàn)圖線的查詢和打印。設(shè)置菜單為用戶提供了更加人性化的功能，如前端顯示、開機(jī)自動(dòng)運(yùn)行、顯示每日一貼、最小化至任務(wù)欄等。工具菜單則可以使用戶在不退出檢測(cè)系統(tǒng)的情況下輕松調(diào)用計(jì)算器、記事本、畫圖板等常用工具。
八、測(cè)試方法
1、靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)
（1）無(wú)載流量特性實(shí)驗(yàn)：將比例節(jié)流閥的開口調(diào)節(jié)至最大,此時(shí)可以看作油液無(wú)損失通過。輸入整個(gè)額定電流范圍電流，顯示試驗(yàn)曲線，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析，數(shù)字顯示出額定流量（正向與反向）、流量增益（正向與反向）、線性度（正向與反向）、不對(duì)稱度、滯環(huán)。
（2）壓力增益實(shí)驗(yàn)：將比例節(jié)流閥的開口關(guān)死,實(shí)現(xiàn)負(fù)載的無(wú)窮大。控制電流在正負(fù)額定電流范圍變化，顯示兩控制油口的壓力變化情況。
（3）負(fù)載流量特性實(shí)驗(yàn)：首先調(diào)節(jié)溢流閥使壓力達(dá)到電液伺服閥的額定壓力。信號(hào)源產(chǎn)生0. 01Hz 的三角波,幅值由用戶輸入。此信號(hào)經(jīng)過伺服放大器驅(qū)動(dòng)放大后,送入電液伺服閥,計(jì)算機(jī)發(fā)出信號(hào),通過比例放大器驅(qū)動(dòng)放大后,控制比例節(jié)流閥的開口,以實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的外負(fù)載?，F(xiàn)場(chǎng)的壓力或流量信號(hào)由相應(yīng)的壓力傳感器和流量傳感器獲得,通過信號(hào)調(diào)理電路后,進(jìn)行A/ D 轉(zhuǎn)換,然后輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(傳感器的非線性校正、數(shù)字濾波、曲線擬合) 后,輸出實(shí)驗(yàn)曲線。
2、動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)
（1）頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)（亦即動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)）：調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力至閥的額定壓力。虛擬儀器的信號(hào)源產(chǎn)生5－200Hz 的正弦掃頻信號(hào),此信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大后,送入電液伺服閥,與此同時(shí),伺服閥的輸出流量,通過安裝在液壓油缸上的速度傳感器獲得,經(jīng)信號(hào)調(diào)理和A/ D 轉(zhuǎn)換后,輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)電液伺服閥的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換,得到其幅值比和相位差,輸出波德圖。自動(dòng)掃頻測(cè)試后，顯示出被試伺服閥頻率響應(yīng)波德圖，然后數(shù)字顯示幅頻寬（-3db）、相頻寬(-90º)。
（2）閥控液壓缸系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)。只打開接液壓缸的油路閥門，給伺服閥輸入系統(tǒng)在階躍輸入時(shí)的響應(yīng)特性等。
九、測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)
1、系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能測(cè)試采用同一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái),通過相應(yīng)截止閥的開閉,實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)性能試驗(yàn)的切換
2、全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試及遠(yuǎn)程控制，軟件接口開放，可靈活擴(kuò)展與升級(jí)
3、系統(tǒng)加載采用比例節(jié)流閥,節(jié)省了人力和實(shí)驗(yàn)時(shí)間,且實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確。
4、所有實(shí)驗(yàn)所需的輸入信號(hào),均由計(jì)算機(jī)的虛擬信號(hào)源產(chǎn)生,簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)設(shè)備(如超低頻信號(hào)發(fā)生器、頻響分析儀等) 。
5、實(shí)驗(yàn)過程中的壓力、流量、輸入電流等信號(hào),均通過虛擬儀器的軟面板顯示,簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)儀表(如壓力表、流量表、電流表等) 。
十、配置清單
掌握實(shí)驗(yàn)的基本技能，進(jìn)一步了解機(jī)電一體化技術(shù)及計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試即CAT技術(shù)的應(yīng)用，提高學(xué)生測(cè)試技能和動(dòng)手能力。了解電液伺服閥的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性，并掌握其性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)分析方法。了解電液伺服閥控液壓缸系統(tǒng)(開環(huán)、閉環(huán))在正弦輸入和階躍輸入時(shí)的響應(yīng)特性,加深對(duì)反饋控制的理解。
二、實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
1、機(jī)械電子工業(yè)部1989年發(fā)布、實(shí)施的JB/JQ20233-88《電液伺服閥試驗(yàn)方法》；
2、航空工業(yè)部1987年發(fā)布的HB5610《電液流量伺服閥通用技術(shù)條件》；
3、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗(yàn)方法》。
三、主要技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)額定工作壓力：10Mpa；單泵6.67L/min—單電機(jī)1.5KW (進(jìn)口件) 共2套；泵源AC 380V；控制電壓：DC24V；組合方式搭接。
1、能夠完成伺服閥的特性試驗(yàn)的特性實(shí)驗(yàn)、伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)、伺服系統(tǒng)的開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)（階躍信號(hào)響應(yīng)、正弦信號(hào)響應(yīng)）等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
2、采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理、激勵(lì)信號(hào)發(fā)生、等功能，要求軟硬件齊全、界面友好。數(shù)據(jù)采集板卡采用32通道模擬輸入、16通道數(shù)字輸入和12路模擬輸出。
3、靜態(tài)流量測(cè)量精度<2%，動(dòng)態(tài)流量測(cè)量頻帶寬度>100Hz，壓力測(cè)量精度<2%，壓力測(cè)量頻帶寬度>100Hz。
4、工控機(jī)配置：（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的核心。為適應(yīng)高速采集運(yùn)算、海量存儲(chǔ)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，可配置一臺(tái)基于PIV架構(gòu)的計(jì)算機(jī)：945GZ主板/E2180（酷睿 雙核2.0G）1G DDRII533/集成顯卡、網(wǎng)卡、聲卡/160G SATA/防水抗菌鍵盤/光電鼠標(biāo)/17寸液晶/三年有限保修三年上門/硬盤保護(hù)/DOS系統(tǒng)/一鍵恢復(fù)；打印機(jī)（彩色噴墨，分辨率：5760×1400dpi，打印內(nèi)存：標(biāo)配內(nèi)存：48MB；最大內(nèi)存：256MB，接口類型：USB2.0）、顯示器和PLC控制器（8位數(shù)字量輸入，6位數(shù)字量輸出，工作電源：24VDC/4.5A
5、軟件開放良好性好，提供進(jìn)行二次開發(fā)的程序接口。
6、泵站額定流量：6.67L／min；
四、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體設(shè)計(jì)
1、電液伺服閥的靜態(tài)特性包括壓力增益特性、空載流量特性、壓力流量特性、內(nèi)部泄漏特性等。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該測(cè)量的參數(shù)有：控制流量Q 、供油壓力ps、回油壓力pt、控制口壓力pa 、pb 等。電液伺服閥的動(dòng)態(tài)特性通常用它的頻率特性或階躍響應(yīng)特性來(lái)表示。實(shí)驗(yàn)借助無(wú)載缸完成電液伺服閥的動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)應(yīng)該測(cè)量的參數(shù)有無(wú)載缸的位移s等。
2、本實(shí)驗(yàn)臺(tái)由液壓站、電控部分、立式儀表柜以及數(shù)據(jù)采集工控等四部分組成。電控部分主要是液壓站供電的控制柜，可集成在液壓站前面板上。儀表柜是液壓站工作參數(shù)的顯示面板，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，儀表柜設(shè)計(jì)成立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安裝高精度儀表及放大器組件，為保證儀表供電穩(wěn)定，儀表柜中安裝高質(zhì)量穩(wěn)壓電源及安全保護(hù)電路。工控機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，內(nèi)部安裝高精度數(shù)據(jù)采集卡及標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出單元，它可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CAT，并通過I/O電路對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。工控機(jī)配備液晶顯示單元及激光打印輸出單元，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)處理和表格曲線打印輸出。
五、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、動(dòng)靜態(tài)特性試驗(yàn)采用同一試驗(yàn)臺(tái)，在測(cè)試靜態(tài)特性時(shí)，通過安裝在液壓缸油路上的截止閥來(lái)阻斷通往液壓缸的油路。動(dòng)態(tài)特性測(cè)試時(shí)則只打開到液壓油缸的通路。
2、硬件配置方面：在電液伺服閥的進(jìn)油口、兩個(gè)負(fù)載口安裝三個(gè)壓力傳感器,獲得壓力參數(shù)并變送輸出。在兩負(fù)載口之間設(shè)計(jì)一整流回路，并安裝渦輪流量計(jì),得到控制油路流量參數(shù)。比例節(jié)流閥同渦輪流量計(jì)串聯(lián)，通過改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小，得到不同的負(fù)載壓力?；赜吐返牧髁總鞲衅骺蓽y(cè)系統(tǒng)的泄漏流量。測(cè)試動(dòng)態(tài)特性時(shí),由于液壓油缸的速度與閥輸出的空載流量成正比,在活塞桿上加裝速度傳感器，測(cè)量速度值乘以相關(guān)系數(shù)即可獲得伺服閥的輸出流量。
六、數(shù)據(jù)采集及工控部分設(shè)計(jì)
CAT實(shí)驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集和處理的。試驗(yàn)時(shí)，信號(hào)由相應(yīng)的傳感器檢測(cè)，先送至儀表柜上的二次儀表，二次儀表對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行放大、濾波轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)字顯示，并通過相應(yīng)的接口電路傳輸給工控機(jī)，由測(cè)試軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、顯示、報(bào)表、打印等功能。同時(shí)電磁閥特別是電液伺服閥的動(dòng)作控制通過計(jì)算機(jī)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1、傳感器及二次儀表
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15623－1995《電液伺服閥試驗(yàn)方法》的要求，在電液伺服閥的具體測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目中，需要測(cè)量伺服閥的進(jìn)出口和兩個(gè)控制油口的油液壓力，進(jìn)出油口的油液溫度以及流量等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)液壓系統(tǒng)的油液壓力和流量條件選擇壓力、溫度、流量傳感器如下。并根據(jù)各種傳感器的便送輸出情況選擇二次儀表。并對(duì)傳感器和二次儀表的安裝和顯示等條件提出具體要求。
2、采集板卡和控制板卡
根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的系統(tǒng)功能和要求，整個(gè)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下功能：
（1）傳感器和二次儀表的測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入
（2）根據(jù)測(cè)試試驗(yàn)項(xiàng)目的不同，控制相關(guān)電磁閥的開閉
（3）程序控制電液伺服閥的動(dòng)作和開度
（4）傳感器采集的壓力、溫度、流量等測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過二次儀表便送輸出后，通過A/D板接口電路送至工控機(jī)，由軟件進(jìn)行處理。
（5）電磁閥的開閉通過工控機(jī)輸出電平信號(hào)來(lái)控制，經(jīng)過放大后控制相關(guān)電磁閥的動(dòng)作。
（6）電液伺服閥的動(dòng)作和開度通過程序手動(dòng)或者自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，將程序輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬量，輸出到電液伺服閥的放大線圈控制電液伺服閥的相關(guān)動(dòng)作。
七、測(cè)試軟件
1、為了使軟件界面更加友好、操作更加簡(jiǎn)單，我們開發(fā)了全中文的基于Window2k和XP操作系統(tǒng)的測(cè)試軟件,界面美觀大方，提示信息及其幫助全部為中文，易于掌握，操作使用方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性和容錯(cuò)性好。為了便于維護(hù)和使用，軟件在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)采用了模塊化結(jié)構(gòu)以及分層菜單和容錯(cuò)技術(shù)。為提高數(shù)據(jù)采集的精度，程序中使用了多媒體定時(shí)器，采樣精度達(dá)到1ms。同時(shí)在軟件的編制中采用了多線程技術(shù)，采集、顯示和存儲(chǔ)分線程操作，提高采集和顯示的實(shí)時(shí)性，同時(shí)加速代碼執(zhí)行速度，節(jié)約系統(tǒng)資源。數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLSERVER2000便于數(shù)據(jù)的保存和查詢。
2、在主控模塊中，根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目及其擴(kuò)展功能來(lái)設(shè)計(jì)菜單，測(cè)試軟件的主要菜單內(nèi)容包括：文件、系統(tǒng)測(cè)試、報(bào)表管理、技術(shù)參數(shù)入庫(kù)、設(shè)置、工具和幫助等。對(duì)于每一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，通過點(diǎn)擊菜單或者界面上的相關(guān)按鍵，程序?qū)σ簤合到y(tǒng)的相關(guān)電磁閥和電控系統(tǒng)的加載裝置自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，只需要填寫試驗(yàn)的編號(hào)，手動(dòng)填寫其他相關(guān)參數(shù)，即可完成相關(guān)的試驗(yàn)，操作方便，易學(xué)易用。用戶也可在界面上手動(dòng)設(shè)置液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，進(jìn)行其他一系列擴(kuò)展試驗(yàn)，靈活性高。報(bào)表管理給用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立了一個(gè)交互的平臺(tái)，可以輕松實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)試驗(yàn)圖線的查詢和打印。設(shè)置菜單為用戶提供了更加人性化的功能，如前端顯示、開機(jī)自動(dòng)運(yùn)行、顯示每日一貼、最小化至任務(wù)欄等。工具菜單則可以使用戶在不退出檢測(cè)系統(tǒng)的情況下輕松調(diào)用計(jì)算器、記事本、畫圖板等常用工具。
八、測(cè)試方法
1、靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)
（1）無(wú)載流量特性實(shí)驗(yàn)：將比例節(jié)流閥的開口調(diào)節(jié)至最大,此時(shí)可以看作油液無(wú)損失通過。輸入整個(gè)額定電流范圍電流，顯示試驗(yàn)曲線，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析，數(shù)字顯示出額定流量（正向與反向）、流量增益（正向與反向）、線性度（正向與反向）、不對(duì)稱度、滯環(huán)。
（2）壓力增益實(shí)驗(yàn)：將比例節(jié)流閥的開口關(guān)死,實(shí)現(xiàn)負(fù)載的無(wú)窮大。控制電流在正負(fù)額定電流范圍變化，顯示兩控制油口的壓力變化情況。
（3）負(fù)載流量特性實(shí)驗(yàn)：首先調(diào)節(jié)溢流閥使壓力達(dá)到電液伺服閥的額定壓力。信號(hào)源產(chǎn)生0. 01Hz 的三角波,幅值由用戶輸入。此信號(hào)經(jīng)過伺服放大器驅(qū)動(dòng)放大后,送入電液伺服閥,計(jì)算機(jī)發(fā)出信號(hào),通過比例放大器驅(qū)動(dòng)放大后,控制比例節(jié)流閥的開口,以實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的外負(fù)載?，F(xiàn)場(chǎng)的壓力或流量信號(hào)由相應(yīng)的壓力傳感器和流量傳感器獲得,通過信號(hào)調(diào)理電路后,進(jìn)行A/ D 轉(zhuǎn)換,然后輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(傳感器的非線性校正、數(shù)字濾波、曲線擬合) 后,輸出實(shí)驗(yàn)曲線。
2、動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)
（1）頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)（亦即動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)）：調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力至閥的額定壓力。虛擬儀器的信號(hào)源產(chǎn)生5－200Hz 的正弦掃頻信號(hào),此信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大后,送入電液伺服閥,與此同時(shí),伺服閥的輸出流量,通過安裝在液壓油缸上的速度傳感器獲得,經(jīng)信號(hào)調(diào)理和A/ D 轉(zhuǎn)換后,輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)電液伺服閥的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換,得到其幅值比和相位差,輸出波德圖。自動(dòng)掃頻測(cè)試后，顯示出被試伺服閥頻率響應(yīng)波德圖，然后數(shù)字顯示幅頻寬（-3db）、相頻寬(-90º)。
（2）閥控液壓缸系統(tǒng)階躍響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)。只打開接液壓缸的油路閥門，給伺服閥輸入系統(tǒng)在階躍輸入時(shí)的響應(yīng)特性等。
九、測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)
1、系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能測(cè)試采用同一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái),通過相應(yīng)截止閥的開閉,實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)性能試驗(yàn)的切換
2、全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試及遠(yuǎn)程控制，軟件接口開放，可靈活擴(kuò)展與升級(jí)
3、系統(tǒng)加載采用比例節(jié)流閥,節(jié)省了人力和實(shí)驗(yàn)時(shí)間,且實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確。
4、所有實(shí)驗(yàn)所需的輸入信號(hào),均由計(jì)算機(jī)的虛擬信號(hào)源產(chǎn)生,簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)設(shè)備(如超低頻信號(hào)發(fā)生器、頻響分析儀等) 。
5、實(shí)驗(yàn)過程中的壓力、流量、輸入電流等信號(hào),均通過虛擬儀器的軟面板顯示,簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)儀表(如壓力表、流量表、電流表等) 。
十、配置清單
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序號(hào)
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名 稱
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規(guī) 格 型 號(hào)
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數(shù)量
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備 注
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1
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可移動(dòng)式伺服液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)
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1350×750×850 4只2600N承載萬(wàn)向滾輪,采用1mm-2mm厚度鋼壓制而成；亞光噴塑
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1臺(tái)
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自制
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2
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可移動(dòng)式電器柜
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500×680×600mm
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1個(gè)
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自制
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3
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可移動(dòng)式電腦桌
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500×720×600mm
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1個(gè)
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自制
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4
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壓力出口分配器
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100×100×80 方鋼高溫?zé)崽幚?/font>
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1塊
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自制
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5
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壓力回油分配器
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100×100×80 方鋼高溫?zé)崽幚?/font>
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1塊
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自制
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6
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驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)
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采用銑鐵外殼運(yùn)轉(zhuǎn)躁音低于50分貝，臥式
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2個(gè)
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神宇
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7
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定量葉片泵
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公稱排量8mL/r，容積效率 95%
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1只
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9
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進(jìn)油高精度過濾器
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過濾精度5u，自帶過載保護(hù)，報(bào)警
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1個(gè)
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10
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回油高精度過濾器
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過濾精度5u，自帶過載保護(hù)，報(bào)警
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1個(gè)
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11
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風(fēng)冷器
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220V 50HZ 4”螺紋過渡
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1個(gè)
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12
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油箱
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85L，3.5mm鋼板析邊制作，蓋邊8.0mm作支撐，表面噴塑，與實(shí)驗(yàn)臺(tái)相匹配，美觀大方
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1只
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13
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航空液壓油
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10#航空液壓紅油
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85升
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14
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空氣濾清器
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活動(dòng)網(wǎng)口徑φ32，過濾精度300目，通過流量大于20L/min
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1只
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15
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濾油器
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MF-03過濾精度200目
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2只
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16
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油溫油面計(jì)
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鍍銘鐵質(zhì)外殼，最高使用溫度70°C
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1只
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17
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拷克
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梅花旋扭
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1只
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18
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壓力表
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10MPa 硅油耐震
內(nèi)紅色標(biāo)簽分別顯示MPa值和psi值
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1只
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19
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多功能轉(zhuǎn)換底板
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130×100×25 鋁型材，用于伺服閥與電磁閥，清洗油路
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1塊
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20
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伺服閥
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CDY 供油壓力范圍 2-28ＭＰa
額定供油壓力21ＭＰa 分辨率<1%
零偏<_3% 滯環(huán)<4%
額定電流Ｉn 10MA
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1只
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21
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溢流閥
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DBDH10P 板式結(jié)構(gòu) 口徑:10,壓力調(diào)節(jié)范圍:2-8MPa ,最大流量:100L/min ,最大壓力31.5MPa , 配置鋁安裝底座
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1只
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22
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直線缸
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雙出桿式雙作用，左右各行程100mm
帶行程撞塊，液壓徑直徑40／22mm
額定壓力10ＭＰa
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1只
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23
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壓力傳感器
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抗震型，0.5級(jí)精度，1-5Ｖ電信號(hào)輸出，
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3只
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24
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流量傳感器
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LWGY-10渦輪式流量傳感器，精度0.2，可4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，軸、軸承都采用硬合金材料,測(cè)量范圍
0.1―0.6 M3/h
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1只
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25
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截止球閥
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10通徑球閥，用來(lái)做開閉管路用
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6只
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26
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囊式充液油箱
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額定壓力10ＭＰa,充液體積４Ｌ
垂直立式安裝與泵組附近
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1只
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27
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溫度顯示表頭
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電接點(diǎn)式，精度等級(jí)1.5級(jí)，
接點(diǎn)額定功率10ＶＡ，最高工作電壓：380Ｖ或220Ｖ 最高電流1Ａ
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2只
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29
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溫度變送模塊
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1-5Ｖ標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出
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1只
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30
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計(jì)算機(jī)
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I3、4G 500G
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1臺(tái)
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31
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顯示器
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19寸液晶
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1臺(tái)
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33
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總線數(shù)據(jù)采集塊
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1．16路單端模擬量輸入
2. 12位A/D轉(zhuǎn)換器，采樣速率可達(dá)100KHz 3. 每個(gè)輸入通道的增益可編程 4. 自動(dòng)通道/增益掃描 5. 卡上1K采樣FIFO緩沖器 6. 2路12位模擬量輸出 7. 16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出 |
1塊
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34
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測(cè)試模塊總成
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動(dòng)態(tài)測(cè)試
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1套
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35
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多功能轉(zhuǎn)換電路板
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多功能DAS卡的20腳平板電纜連接器
方便可靠的配線
可與68腳的SCSI-II連接
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1塊
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36
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專用輸出線
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重量240克
帶SCSI-II 68針公接頭的雙屏蔽電纜 絕緣半傾斜銅合金鍍金公接頭 帶屏蔽線的34對(duì)雙絞銅線 鋁/聚脂及辮狀銅雙屏蔽電纜 P.V.C. 護(hù)套 UL2464核準(zhǔn) 灰色 |
1套
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37
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伺服控制器
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尺寸：160mm×130mm
1.指令輸入：a ±10V電壓輸入 b ±5V電壓輸入c4 – 20mA電流輸入 d反饋大信號(hào)輸入e反饋差動(dòng)小信號(hào)輸
2) 輸出電流：±10mA
3) 勵(lì)振信號(hào)： 300HZ方波 幅值可調(diào)，出廠時(shí)幅值為零。
4)通頻帶： ≮ 1000HZ
5)非線性度：≯ 1%
6) 放大器增益： 電壓級(jí)K= 0.5 – 5 出廠時(shí)為2i/V級(jí)i/V= 10mA/V
7) 供電電源：外部供給電源±15V200mA紋波≯ 2mV+5V200mA紋波 ≯ 10 mV
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1塊
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38
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專用伺服通訊電纜
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并聯(lián)連接方式，用入伺服閥與伺服控制之間聯(lián)接
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1條
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39
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專用穩(wěn)壓模塊
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1塊
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40
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電路分流器
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3×15路
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1個(gè)
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41
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智能控制變送儀
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工作電源：AC85-260
基本誤差：0.2%
采樣速謴：3次／秒
觸點(diǎn)壽命：10 5
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3只
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42
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流量運(yùn)算儀
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160mm×90mm
工作溫度范圍：0-50度
測(cè)量頻率范圍 0.1-25kHz,基本誤差小于0.01％，顯示范圍-19999-45000
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2只
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43
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信號(hào)轉(zhuǎn)換座
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航空插座
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9個(gè)
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44
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電器控制模塊
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含三相四線漏電保護(hù)（輸出380V/220V）、啟動(dòng)按鈕，停下按鈕，上電指示燈，可編程控制器輸入輸出、交流接器等
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1套
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45
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專用油管
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1.5mm，內(nèi)孔12mm 承壓范圍：0—21MPa，兩頭開35度喇吧口
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1套
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46
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專用接頭
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A3材料，兩頭帶密封卡套，
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1套
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47
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活動(dòng)扳手
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6”
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1把
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48
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活動(dòng)扳手
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10”
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1把
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49
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呆口扳手
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17-19
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1把
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50
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內(nèi)六角扳手
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1.5mm – 10mm
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1套
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51
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螺絲刀
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大小一字型 十字型共4把
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1套
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52
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尖嘴鉗
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滬工
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1把
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