液压CAT系统测试误差分析

Error Analysis of the Hydraulic CAT System Test

Hu Sen；Hu Xiaobo

（Zhengzhou College of Animal Husbandry Engineering，Zhengzhou 450011，China）

摘要： 本文对液压CAT技术的发展现状和趋势进行了探讨，并对液压元件CAT系统误差来源进行了分析，介绍一些液压CAT系统误差处理办法。

Abstract: The development status and trends of hydraulic CAT technology are discussed, and the error sources of hydraulic component CAT system were analyzed, and some approaches are introduced in this paper.

关键词： 液压CAT 误差

Key words: hydraulic CAT；error

中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0165-01

1液压CAT技术的发展现状

随着液压、液力技术的不断发展及其应用的推广，对液压元件的精度要求越来越高，传统的测试方法难以满足现代生产的需要。使用高精度测试设备和配套相关软件的计算机对相关的数据进行采集和处理，可以很大程度提高测试精度和测试效率。

液压CAT（Computer Aided Test）是利用计算机建立一套数据采集和数字控制系统，与试验台连接起来，由计算机对各试验参数，进行数据采集、量化和处理并输出测试结果。测试过程中，计算机还可根据数字反馈或人工输入要求，对测试过程进行控制，达到计算机密切跟踪和控制试验台及试件状态的目的，从而以高速、高精度完成对液压产品的性能测试。

目前我国已经研制出一些具有较高性能的液压计算机辅助测试系统液压CAT（Computer Aided Test）。

虚拟仪器技术在液压CAT系统中的得到应用。虚拟仪器的出现打破了由厂家定义、用户无法改变其功能的仪器模式，开创了仪器仪表技术的新时代。虚拟仪器是计算机技术在仪表领域中应用所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类。以液压综合实验台为基础，应用虚拟仪器技术可以设计出液压测试系统经济、可靠的方案，实现对液压泵、液压马达、液压油缸和各种阀类液压元件以及某液压系统的自动测试。该系统已经液压综合实验台上调试成功，取得良好的效果。但对于其中所产生的误差也不可忽视。

2液压元件CAT系统误差分析及处理建议

2.1 液压元件CAT系统误差产生原因分析测试信号进入系统后，经过一系列变换输出，其中含有两方面的误差：一方面是输入信号的误差经系统传递函数转换而来；二是系统中硬件本身引起的误差。这两种误差属于系统误差。针对测试系统的各个环节，将测试误差归纳如图1所示。在应用虚拟仪器的自动测试系统中，系统误差包括信号采集和处理的各个环节，系统误差的特点是服从某一确定规律，分析确定误差源后，可通过系统校准的方式来减小其影响。另外还应注意测试环境和测试条件对测试系统产生的测试误差。

2.2 液压测试台液压站误差分析液压测试台液压站自身的工作状况，例如油温、油压、振动等都会测试的精度，产生误差，此误差是被测信号作为输入信号进入虚拟测试仪器之前的就带有的误差。可以通过正确设置测试点的位置，严格要求测压孔的形状及大小，合理设计管路等方式减低误差。

2.3 传感器的误差分析传感器的灵敏度、线性度、回程误差、重复性、静态误差的存在，都会影响到其精度。在对被测对象进行信息提取时，要保证系统所要求的测量范围在传感器的测量范围内，也即要保证传感器工作在允许误差限内。

2.4 数据采集和数据处理的误差分析

2.4.1 数据采集误差①在数据采集系统中（图2）多路模拟开关的通道数量越多，泄漏电流和寄生电容也就越大。造成的系统误差也会越大。②由于采集系统支持多路模拟通道，应用对象多，各通道之间电压范围可能会有较大差异，这就应采用可编程放大器（PGA）对各通道采用不同的放大倍数。放大信号的同时噪声也会随之放大，而不同的放大倍数引入系统的误差也不同。③采样/保持单元。采样过程中动态数据变化的不确定性会造成采样数据点的幅值与时间误差，即采样误差，在数据采集和转换系统中，使用用器快速的A/D转换或采样/保持器，能有效减小采样误差。

2.4.2 数据处理误差数据处理误差包括：算法误差、计算机运算误差以及显示误差。为实现不同的仪器功能需采用的不同的信号分析理论和算法，这样就会产生不尽相同的算法误差。处理算法误差，需要针对其使用的算法和实现的功能来分析计算。计算机运算误差主要是舍入误差，因为计算机可处理的长度有限，计算机在处理信号时会对信号进行长度上的舍入，就产生了舍入误差。显示误差是因为显示器的分辨率有限，显示精细曲线或图像时会产生误差，不过显示误差不会影响到测试过程控制和测试结果的计算。

2.5 信号调理电路误差因为被测物理量的量级一般很小，有时甚至是微伏级，被测信号很可能完全淹没在噪声中。为增大信噪比，通常会在传感器和A/D转换之间设置放大和滤波的调理电路。而放大电路中热噪声、散粒噪声和低频噪声等都会影响转化精度。在应用时，可以通过压缩放大器带宽，滤除通带以外的各种噪声信号；减小信号源电阻，并尽量使其与放大器的等效噪声阻抗相等，以实现噪声阻抗匹配；选用低噪声放大器件，减小接线电缆电容的影响及各种干扰因素的影响等方法对噪声进行抑制。

3结语

由于虚拟仪器测试系统和液压测试台主体所产生的误差与影响各不相同，因此，在对系统的误差进行分析和补偿时，必须综合考虑系统的具体应用环境和每一个环节对系统误差的影响，然后进行有效的误差修正和补偿。

参考文献：

[1]金涛，季忠，秦树人.虚拟仪器系统中的误差分析和修正[J].重庆大学学报（自然科学版），2004，（12）.

[2]刘国昌.液压CAT技术的研究与实现[J].煤矿机械，2006，（6）.

[3]张金庆.一种液压测试系统的研制与应用[J].机械制造研究，2008，（11）

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