阅读说明：本技术 一种轴向柱塞泵内部压力无线测试系统 (Wireless test system for internal pressure of axial plunger pump ) 是由 王君 武兵 周晓磊 林健 熊晓燕 牛蔺楷 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种轴向柱塞泵内部压力无线监测系统,通过在柱塞泵缸体安装微型压力传感器,将压力传感器信通过导线连接至数据采集装置,通过无线方式将数据传输给接收端。系统上电后,数据采集装置处于休眠状态,当接收到上位机发来的开始数据采集信号时,采集端开始进行数据采集,并将数据传输至无线数据接收装置,最终传输至上位机。数据采集结束,可以通过发送数据采集结束命令终止数据采集。该系统采样精度高,使用寿命长,对柱塞泵影响小、可以实现柱塞泵内部压力的实时监测,可为柱塞泵内部压力分析研究提供有效数据。(The invention discloses a wireless monitoring system for internal pressure of an axial plunger pump. After the system is powered on, the data acquisition device is in a dormant state, when a data acquisition starting signal sent by an upper computer is received, the acquisition end starts to acquire data, transmits the data to the wireless data receiving device and finally transmits the data to the upper computer. And when the data acquisition is finished, the data acquisition can be terminated by sending a data acquisition finishing command. The system has the advantages of high sampling precision, long service life, small influence on the plunger pump, realization of real-time monitoring of the internal pressure of the plunger pump and capability of providing effective data for analysis and research of the internal pressure of the plunger pump.)

一种轴向柱塞泵内部压力无线测试系统

技术领域

本发明属于液压轴向柱塞泵内部压力无线测试技术领域。具体涉及一种可以安装压力传感器的轴向柱塞泵。

背景技术

液压轴向柱塞泵是液压系统的主要动力源，其广泛应用于航空航天、工程机械等工业场合。柱塞泵输出压力的稳定性直接关系整个液压系统的稳定。准确测试柱塞泵内部压力变化对于研究柱塞泵压力脉动形成机理，降低柱塞泵振动和噪声具有重要意义。

柱塞泵在运行过程中，柱塞通过在柱塞腔内往复运动和绕轴旋转运动，实现了柱塞泵的吸排油。要测试柱塞腔内部压力，无法使用传统的有线连接传感器的测试方法。现有的柱塞腔内压力测试方法大多利用水银滑环和FM调频发送器的方式进行。但是由于水银滑环和FM发送器的固有的物理特性，信号传输过程会产生大量噪声，信噪比低，采集到的数据准确度不高。

发明内容

本发明针对现有柱塞泵内部压力测试方法所存在的问题和不足，提供一种基于无线传感器的柱塞泵内部压力测试方法。通过微型压力传感器、保护外壳、数据采集模块、无线供电模块、无线数据发送和接收模块实现对柱塞泵内部压力的测试。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种轴向柱塞泵内部压力无线测试系统，包括微型压力传感器1、与压力传感器相连接的压力采集装置2、无线数据发射装置3、无线供电装置4、与无线供电装置相对应的电能接收装置5、无线数据接收装置6、与无线数据接收装置相连接的上位机7、数据采集电路板保护壳及其组件8、数据接收电路板保护壳及其组件9；

所述微型压力传感器通过传感器固定孔10固定于缸体的柱塞腔11侧面，与微型传感器相连接的导线通过缸体上的走线小孔12和转轴13上的走线小孔14，与固定在轴端的数据处理装置2连接，压力传感器共引出4根导线15与采集装置印制电路板连接，其中2根导线为信号线，一根为供电电源线，一根为地线；

所述压力采集装置2包括：STM32、放大芯片及***电路、滤波电路、模数转换芯片及***电路、TF卡及***电路和印制电路板，以上电路及芯片焊接在印制电路板上；

所述数据无线发射模块16包括：CC2540芯片及***电路、片上天线、I/O接口和印制电路板，采用印制电路板天线，通过固定螺柱17，与印制电路板固定连接，通过4个排针及对应母座实现信号和电源的传输；

所述无线电能接收装置18包括：交直流转换电路、印制电路板和铜线圈。无线电能接收装置通过固定螺柱20与保护外壳固定连接，通过2个排针及对应母座实现电源的传输；

所述无线数据接收装置21包括：CC2540芯片及***电路、片上天线、USB接口和印制电路板；所述电路、模块及接口都集成在印制电路板上；上位机22位于柱塞泵旁，通过USB数据线23与数据接收装置连接，实时显示压力信息；

所述无线供电装置19包括：直流-交流转换电路、铜线圈和印制电路板。电路相关元件及线圈固定于印制电路板上，通过螺柱34固定于保护外壳；

所述数据采集电路板保护壳包括：保护外壳24、保护盖25、固定孔26和螺钉27；保护外壳通过螺钉和转轴上的螺纹孔36相连接，实现保护外壳在转轴上的固定；

所述数据接收装置保护外壳包括：保护外壳28、密封胶29、固定孔30、螺钉31和走线孔33；保护外壳通过螺钉、柱塞泵后盖上的螺纹孔35以及与保护外壳形状像适应的通孔36，实现保护外壳在后盖32上的固定；

所述数据采集装置、无线数据发送装置和无线电能接收装置通过固定螺柱固定于数据采集电路板保护壳当中；采集电路保护壳通过两个螺钉固定于转轴13的轴端，随轴旋转；无线供电装置和无线数据接受装置通过螺钉固定于数据接收装置保护外壳当中；数据接收装置保护壳通过螺钉固定于后盖32，固定不动；两保护壳都为非金属材料，能够保证电磁波信号的传输，避免电路板受到液压油的侵蚀。

本发明具有以下有益效果：

1.通过引入无线数据传输及无线供电模块，能够采集到高速旋转的缸体内部压力。

2.无线数据传输方式提高了信号的信噪比，无线供电方式增加了系统的运行时间。提高了系统的运行时间和准确性。

3.微型压力传感器的走线方式及采集装置的布置，不影响柱塞泵的正常运行。保证了所采集数据的准确性。

4.该测试系统安装方便，对柱塞泵结构改变较小，便于实施与应用。

附图说明

图1为一种柱塞泵外形三维图；

图2为系统整体图；

图3为采集装置三维图；

图4为采集装置分解图；

图5为接收装置三维图；

图6为接收装置分解图；

图7为缸体三维图；

图8为缸体三维图；

图9为后盖三维图。

图中：1-微型压力传感器；2-压力数据处理装置；3-无线数据发射装置；4-无线供电装置；5-无线电能接收装置；6-无线数据接收装置；7-上位机；8-数据采集电路板保护壳及其组件；9-数据接收电路板保护壳及其组件；10-固定基座；11-柱塞泵缸体；12-走线小孔；13-转轴；14-走线小孔；15-导线；16-无线发射模块；17-固定螺柱；18-无线电能接收装置；19-铜线圈；20-固定螺柱；21-无线数据接收装置；22-上位机；23-USB数据线；24-保护外壳；25-保护盖；26-固定孔；27-螺钉；28-保护外壳；29-密封胶；30-固定孔；31-螺钉；32-后盖；33-走线孔；34-螺栓；35-螺纹孔；36-通孔。

具体实施方式

以下结合附图介绍本发明详细技术方案：

一种轴向柱塞泵内部压力无线测试系统，包括：一个微型压力传感器、与压力传感器相连接的采集装置、与采集装置相连接的无线数据发射装置、无线电能接收装置、无线供电装置、无线数据接收装置、与无线数据接收装置相连接的上位机、采集装置保护外壳、接收装置保护外壳；

具体的，在柱塞泵缸体的过渡区上安装微型压力传感器。将压力传感器的信号线通过缸体的走线小孔12和转轴中心的小孔14引出，传输至固定在轴端的数据采集发送节点中。数据采集发送节点将采集到的数据无线传输至固定在柱塞泵后盖的无线接收装置，采集到的数据通过数据线传输到上位机。

为了在不影响柱塞泵运行的情况下准确采集柱塞泵内部压力，微型压力传感器的安装位置在缸体侧面，靠近出油口的过渡区。为了保证压力信号的传输，分别在缸体两柱塞腔11之间，转轴侧面和沿轴向中心打小孔。保证不影响柱塞泵的正常运行和信号的传输。

为了保证数据的采集和无线收发，在转轴轴端安装数据采集装置2，所述数据采集装置包括：STM32、放大芯片及***电路、滤波电路、模数转换芯片及***电路、TF卡、相关***电路、印制电路板，以上电路及芯片焊接在印制电路板上；压力传感器采集到的模拟信号，通过导线传输至采集装置。信号经过放大、滤波、模数转换，最终通过无线发射装置传出。所述无线数据发射装置包括：片上天线、CC2540射频芯片、相关***电路、印制电路板，以上电路和芯片焊接在印制电路板上；所述无线电能接收装置包括：铜线圈、相关电路、印制电路板，以上电路相关元件焊接在印制电路板上，铜线圈通过AB胶固定在印制电路板上。三块印制电路板通过螺柱和电路板上设计的孔洞实现固定

为了保证数据采集装置内部电路板不被液压油侵蚀，采集装置固定在保护外壳24中。为保证外壳在轴端的固定，在轴端对应位置设置2个螺纹孔34，在保护外壳对应位置设置2个尺寸相匹配的孔洞，通过螺钉将保护外壳固定在转轴的轴端。保护外壳材料为非金属材料，保证无线信号的传输。

为了保证数据采集装置在保护外壳中位置固定，在保护外壳的保护盖上设置2个孔洞，孔洞大小与上述固定印制电路板的螺柱尺寸相适应。数据采集装置安装时，首先将保护外壳通过螺钉固定于轴端，然后将数据采集装置通过螺钉固定于外壳保护盖，最后将外壳保护盖通过螺纹与保护外壳固定，将数据采集装置密封于保护壳之中。为保证密封良好，在结构连接处间隙涂抹密封胶。

为了保证无线数据的正常接收和无线电能的供给，无线数据接收装置和无线供电装置也密封于柱塞泵内部。在柱塞泵后盖设置通孔，将保护外壳嵌入到通孔36之中，通过螺钉固定在后盖上。无线供电线圈紧贴保护外壳后盖，与无线电能接收线圈保持较近距离，同时两线圈保证同心轴，使无线供电在柱塞泵运行过程中能够顺利进行。在外壳外部设置走线孔，导线通过该走线孔连接上位机将数据传出，同时电源线也通过该孔为设备供电。