[發明專利]一種伺服閥閥芯長度測量方法及裝置

無效

• 申請號: 200910085341.2
• 申請日: 2009-05-21
• 公開（公告）號: CN101561252A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 袁宏杰;姚金勇;李傳日;陳合濤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B13/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 李新華;徐開翟

技術領域

本發明涉及一種伺服閥閥芯長度測量方法及裝置，尤其涉及一種用光柵尺傳感器和氣動量儀測量由步進電機控制的伺服閥閥芯長度。

背景技術

伺服閥是工業控制領域經常使用的設備，它常用來控制油、天然氣或其它液體、氣體的流量和流速，方法是通過調節伺服閥閥芯，使其遮蓋氣孔或油孔的大小發生變化。

傳統的調節方式有采用手動調節的，扭動閥芯，使其相對油孔或氣孔運動，用千分尺測量閥芯發生位移的大小和方向，從而計算出伺服閥閥芯的長度，得到其遮蓋氣孔的比例大小。這種控制方式精度很低，且主觀性和隨機性較大，操作繁瑣，不易實現自動控制。

目前存在對于伺服閥的反饋控制，但并不存在通過測量伺服閥閥芯的長度從而實現對伺服閥的高精度控制的方法和設備。

授權公告號CN2317367，授權公告日1999年5月5日，實用新型名稱為數字直控伺服閥，該實用新型專利公開了一種伺服閥，該伺服閥由步進電機接受數字信號，直接傳動閥芯、閥套，將空心的閥芯滑動連接在閥套中，閥套再滑動連接在閥體中。閥芯、閥套、閥體上相對應的開有各種形狀的油槽及油孔，三者形成油通路。閥芯一端連接步進電機，由控制系統操作，直接傳動閥芯。閥套一端連接短軸再連接步進電機，接受反饋信號，直接傳動閥套。反饋步進電機由光電管傳遞反饋信號。其不足之處是雖然有反饋步進電機，但是由于使用的是光電管傳遞反饋信號，精度太低，反饋的實際作用不明顯。

發明內容

本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種伺服閥閥芯長度測量方法及裝置。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：利用步進電機控制伺服閥閥芯的運動，利用光柵尺傳感器測量伺服閥閥芯位移的方向和大小，再記錄下氣動量儀浮子的高度隨伺服閥閥芯運動發生的變化，將位移和高度兩組數據在直角坐標系上擬合，就可以得出伺服閥閥芯的長度。

利用LabWindows/CVI軟件創建一個步進電機的控制界面，以控制步進電機的移動速度和方向；將計算機通過NI?PCI6014板卡和步進電機驅動器連接起來，可使用R6868電纜和CB-68LP板將其連接；驅動器和兩相步進電機連接，伺服閥閥芯隨步進電機的移動而移動，閥芯水平方向移動，設閥芯水平位移為X軸方向，并選定氣動量儀浮子在最高點時閥芯的某一個位置作為原點，即X＝0，Y＝氣動量儀浮子最大值。且將氣動量儀浮子的高度作為Y軸數據，浮子在最低點時Y＝0。當閥芯移動時，光柵尺傳感器測得閥芯的位移X，并記錄下氣動量儀浮子的高度Y，測得若干組數據，將數據上傳到計算機中，并描繪在直角坐標系中，根據所描的各個零散的點，進行數據擬合，可得到伺服閥閥芯的長度。

伺服閥閥芯長度測量裝置包括：控制模塊和采集模塊。

控制模塊：控制步進電機推進的方向和位移大小，使伺服閥閥芯遮蓋氣孔的大小發生變化，以控制液體或氣體的流速和流量。

采集模塊：采集伺服閥閥芯位移的方向和大小，以及氣動量儀浮子高度的變化情況，傳遞給CVI控制與數據采集軟件并上傳到計算機，以便進行下一步數據擬合。

附圖說明

圖1是測量裝置框圖；

圖2是伺服閥閥芯運動狀態圖；

圖3是數據擬合圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

圖1所示是測量伺服閥閥芯長度的裝置框圖，CVI控制與數據采集軟件1通過PCI6014板卡2與步進電機驅動器3連接起來，以控制步進電機4的推進方向和速度。由于PCI6014板卡安裝在計算機機箱內，不易與步進電機4連接，可采用R6860電纜和CB-68LP板，將PCI6014板卡2的接線端引出到機箱外，步進電機驅動器3接在CB-68LP板上。伺服閥閥芯5與步進電機4固定在一起，隨步進電機4的推進而發生位移。光柵尺6測得伺服閥閥芯發生位移的方向和大小，將數據通過PCI6014板卡2傳遞給CVI控制與數據采集軟件1，作為X軸數據存儲在計算機內。伺服閥閥芯5發生位移時，伺服閥垂直閥芯方向上的氣孔或油孔大小發生變化，通氣量或通油量將隨之發生變化，氣動量儀8的浮子位置也會改變，每隔一段很小的時間，記錄一次浮子的位置和伺服閥閥芯5發生的位移，將浮子的位置作為Y軸數據記錄在計算機內，與伺服閥閥芯5發生的位移一起描在直角坐標系上，可以計算出閥芯的長度。

具體測量時：