无线测试技术在汽车起重机上的应用

时间：2024-07-28

李少杰，梅彦利，张全逾，柯凤琴，田野

(1.承德石油高等专科学校汽车工程系，河北承德 067000;2.承德石油高等专科学校工业中心，河北承德 067000)

随着科学技术的不断发展，起重机械的系统越来越复杂，相应的测试系统需要的线缆越来越多，造成测试前期布线等准备工作需要的时间越来越多，需要的人力也越来越多，严重地影响了测试效率的提升。与此同时计算机技术、现代传感器技术和无线通信技术的快速发展，使得这些高科技成果应用于起重机测试成为可能，正是在这样的条件下，无线测试技术在汽车起重机上的应用越来越广泛。

1 无线测试的原理及优点

1.1 无线测试技术的结构原理

无线测试系统的整体结构如图1所示，它由控制中心子系统、数据传输模块子系统和数据采集节点模块子系统组成。整个系统采用一台便携式计算机并驻入专用程序作为控制中心，完成对所有数据采集节点的指令下发和节点上发数据的处理。数据传输模块完成无线信道设备控制的无线信号的收发控制，并可以对信号进行必要的转换和预处理。远端数据采集节点可以有多个，数量由控制中心配置，每个节点上设置多个传感器数据采集节点[1，2］。

1.2 无线测试技术的优点

无线测试技术在汽车起重机测试中有以下几点优点:

1)提高测试的工作效率

现有的起重机测试工作大多数采用传感器、有线电缆加测试仪器的方法。在检测过程中一般先是布置传感器测点，接着将测试有线电缆连接到传感器和测试仪器，中间可能加延长线，然后调试信号并进行测试，测试完成后对测试线缆进行拆卸。如若测试信号较多，布线及拆线的工作量将变得十分庞大，对于损坏的线缆还需要定期检修，整个过程需要消耗大量的人力和时间。无线测试设备系统采用无线通信技术代替有线电缆，不仅给测试工作带来了很大的方便，缩短了测试时间，还提高了测试系统的方便性、机动性和灵活性，提高测试工作效率。

2)提高检测设备的适应性

在传统的采用有线测试技术的工作中，有线电缆受环境的影响较大，如温度影响有线电缆的电阻和电容;磁场影响有线电缆信号的传输;雨天影响有线电缆的布线工作。而无线测试系统取消了冗长的有线电缆，提高了系统的适应性，基本不受环境天气的影响，给测试工作带来了活力。

3)节约测试成本

在传统的采用有线电缆连接传感器和测试仪器进行测试工作需要使用大量的线缆，有些线缆要求屏蔽或光纤材料制作，价格昂贵，部分传感器的测试线缆成本更高，在长期的使用过程中不可避免的会对线缆产生损坏，这样不仅维修成本高，而且还影响测试工作的进行。因此采用无线测试系统代替有线电缆，可以达到节约测试成本的目的。

4)提高测试精度

在有线线缆连接传感器的测试中，有线线缆的电阻和电容对测试的灵敏度会产生影响，尤其是测试线缆比较长的情况下。无线测试技术取消了冗长的有线电缆，测试桥路中不存在长线电缆的电阻和电容的影响，从而提高的测试结果的精度。

2 应用领域

无线测试技术在工业中的应用领域比较广阔，主要采集测试应变、速度、振动、温度、压力等各类信号。现在汽车起重机中已经广泛投入的应用的领域主要有以下方面:

2.1 应变测试

使用测试设备主要是无线静应变采集仪，其传输距离可达200 m，可以自动采集，也可手动单点采集，采用ZigBee通讯模式进行数据传输。其工作原理是应变片将构件的变形转换为电阻的变化，引起应变采集仪平衡桥路中电阻两端电压的变化，在经过放大、滤波及转换将采集的信号通过WiFi模块发送到无线接收器上，完成信号采集工作[3，4］。该模块在起重机主臂副臂长距离应变测试、转台回转运动部件测试及支腿测试都可以方便实现，避免了繁长的测试线缆，提高了测试效率和精度。

2.2 振动、拉力、压力等测试

采用动态信号测试分析采集仪，可用计算机实时采集记录也可脱机使用，适用于车载等运动现场及各种恶劣环境的数据采集，具备相应防护等级的测量设备，可在强烈振动、宽温、潮湿等常规测量设备无法工作的特殊环境下完成长时间测试和监测工作，可以实现对振动、拉力和压力等各类信号的测试工作[5］，其原理是传感器将测得的振动加速度、压力、拉力等动态信号传递给动态信号测试分析采集仪模块，然后该模块通过Wi-Fi将信号发送到计算机，完成信号采集[6，7］。

3 应用实例

以下以某型号汽车起重机卷扬液压起升系统的测试为例进行说明。

3.1 测试目的和内容

测试目的:通过对某型号汽车起重机卷扬液压起升系统进行测试，为该系统的进一步研究得到对应的测试数据。

测试内容:记录不同吊重负载工况下，卷扬马达进出油口及马达先导控制油口的实时动态压力曲线。

3.2 测试设备

本文采用的测试设备是一套基于虚拟仪器的无线测试系统，对起重机的卷扬起升系统进行远程测试，其工作原理是应用NI公司的labview软件，基于无线网桥和DataSocket技术实现实时数据的采集，再把采集到的汽车起重机卷扬系统的数据实时的以无线传输方式传输到上位机笔记本电脑里，从而可以实现对数据的实时显示、储存及分析等操作。测试系统利用主机自带的3个0～40 MPa量程的压力传感器和工业用控制器，除此硬件还包含CAN转TCP设备、无线路由器、一部笔记本电脑。系统将传感器采到的各测点压力值通过CAN总线传输到控制器缓存，控制器再将采集到的数据发送到以太设备，上位机(笔记本电脑)从数据地址里面读取到数据后再进行处理分析等各类操作。图2为无线测试系统总体结构原理图。