2010年第2期
仪表技术与传赢器 Instrument Technique and Sensor
单向液压脉动疲劳试验机负荷频率测量新方法
钟旭，李飞燕
（广东技术师范学院电子与信息学院，广东广州510665）
2010 Na.2
摘要：有效利用单向液压脉动疲劳试验机载荷信号特点，不使用专用频率传感器，采用同步等精度测频法，实现了试验机负荷频率的快速测量。为改善固被测信号周期变化导致测频精度下降的问题，提出周期自适应法；为克服在测量过程中由±1标准时钟脉冲产生的计数误差，采用了多路时延技术。通过在国产PMS-500试验机上实际测试，验证了该方法的有效性。
关键词：费劳试验负荷频率；浮动基准；同步等精度法周期自适应；多路时延
中图分类号：TH871.3;TM935
文献标识码：A
文章编号：10021841(2010)02008903
Load Frequency Measurement Method for One-way
HydraulicPulseFatigueTestingMachine
ZHONG Xu, LI Fei-yan
(School of Electronic and Information, Guangdong Polytechnic Normal University, Guangzhou 510665, China)
Abstract: A new method for measuring load frequency of one-way hydraulic pulse fatigue test was presented. It was based on synchronous equal-precision frequency measurement, without using special frequency sensor, The technique of self-adapting period was put forward to reduce the measurement error caused by changed signal period. By multi-path delay technique, the ± 1 count error was reduced. Application results in PMS 500 fatigue testing machine show its effeetiveness.
Key words :fatigue test load frequency; floating benchmark; synchronous equal-precision frequency measurement; self-adapting period; multi-path delay
引言 0
疫劳失效是机械零件失效的主要形式。研究零件疲劳失效的原因、对策及其测试方法，是提高机械零件质量的重要途径。劳试验作为目前测定和检验零件疲劳性能的一种有效技术手段，被广泛应用于航空航天、机车车辆、建筑桥染等许多领域中。试验中，为了能够准确获得试件的疲劳特性，往往需要按照一定级数载荷谱对试件进行加载疲劳。其中负荷频率是载荷谱中一项关键性技术参数，对整个疲劳试验的准确性及有效性都起着十分重要的作用。
传统单向液压脉动疲劳试验机负荷频率信号的检测方式，主要通过三相交流测速发电机完成。三相交流测速发电机将感应输出交变电压信号，通过外部或内部桥式整流、分压电路处理后再送入模拟仪表显示，或经过A/D转换进入微机系统处理。这种信号测取模式主要缺点在于，频率测量精度受限于测速发电机本身，且信号转换环节多，传输慢，不利于检测精度与速度的同步提高。此外，频率测量精度的不足一定程度上造成频率无级调节上的困难，因而影响着整个疲劳试验程控加载的质量与水平。
为此，文中提出一种经济有效的负荷额率测量方案，并在
国产PMS-500试验机上进行了实际测试，效果明显。馆号的拾取方式与处理方法
动、静负荷是疲劳试验两项重要测量参数。其信号一般取收稿日期：2009-0620收修改稿日期：2009-1107
自液压系统脉动管路，利用压力传感器测出压力波形（正弦波形)的上峰值与下峰值，再根据总负荷为脉动负荷在静负荷值基础之上的叠加，便可计算出动、静负荷值。设P。为静负荷即平均负荷，P为最大负荷值，P为最小负荷值，有
P, = (Pa + Pein)/2
(1)
考患在负荷测量的同时，如果能将脉动负荷频率信号提取出来，则是测量负荷频率最为理想方式。故采取以下方法：在采样负荷信号时，将压力传感器输出的总负荷信号经前置放大、跟随处理后，与式(1)计算所得的P。对应的电压信号，一同送入电压比较器进行比较，得到一系列脉冲信号.然后经整形处理后对其定时累积，便可得出所要求的脉动频率值。为了对幅度微小的负荷频率信号也能准确计量，必须提高静负荷P，测量的准确度。基于这一思路，测量负荷的峰值便成为测量P。及提取频率信息首要解决的问题。
依据采样定律，在动负荷变化的一个周期内，要确保足够多的采样点数量，才能有效捕提到脉动信号的上、下蜂值。鉴于文中所述试验机脉动负荷最高频率只有8Hz，而A/D转换器选择转换速度较快的12位AD574A，在负荷变化的一个周期内，至少可以采样4000多点，完全可保证采集到满足要求的负荷信号的上峰值与下峰值，这在实践中也得到了充分验证。
疲劳试验时，由于施加于试件的载荷幅度需要根据试验要求不断作出调整，所以静负荷P。实为一变量。因而要想得到准确的P。，必须采取实时计算的办法，即每次将计算结果经过