液压CAT硬件系统

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第208页（1945字）

CAT系统的硬件系统主要完成数据采集和通讯的任务，硬件系统包括计算机、传感器、输入—输出接口电路，计算机外设等。

CAT系统采用型式的不同，相应配备的硬件设备也随之不同。硬件配置时应尽可能购买已有的产品，把精力放在选型上，购买的硬件要为软件开发留有余地，尽可能利用软件资源替代硬件。

(1)计算机主机配置及外围设备

现有CAT系统的主机以PC机为主，硬盘容量为250MB，内存为1M～8M，两个软盘驱动器，显示器用SVGA或TVGA，打印机或绘图仪可任选一个，打印机可用喷墨或针式，选择绘图仪时可选用平板式、A3图面即可。

(2)传感器

由于计算机能够进行非线性校正，因此选择传感器时，主要根据精度来选择传感器，而把传感器的线性度要求放在次位，同时应考虑传感器在动态性能上的工作频率是否能满足测试要求。

选择时最重要的是精密度(重复性)，由于ISO标准规定测量精度时，以读数值为基准，选择传感器要进行精度分析，对于大的量程测量可以采用多个不同量程的传感器，测试时根据测量的数值，分别选用合适量程的传感器进行测量，根据需要增加切换装置、切换电路。

(3)输入—输出接口

数据采集的关键在于将传感器输出的电信号送入计算机，沟通计算机与传感器之间的桥梁就是输入接口。

数据采集有模拟量采集和数字量采集这两种方式，模拟量采集是将传感器的模拟量信号进行放大后，输入到计算机的A／D转换板，然后通过多路开关，按一定的采样速度将采样结果输进计算机，这种形式的数据采集是一个信号性质的转换，即由模拟量到数字量。其中既有放大又有转换，转换精度受各转换环节性能的影响大，再加电子信号容易受干扰，很难保证数据转换的绝对精度。它的突出优点是转换速度快，采取抗干扰、非线性校正、标定等措施，仍然能够获得足够的精度，因此多用于动态数据采集系统。数字量采集是采集测量系统二次仪表的BCD码输出或传感器的脉冲，因为采集的是数字量，转换过程不会产生任何信号失真，不会有附加误差，故具有良好的绝对精度，广泛用于采集静态数据。所以计算机要配备数字量及模拟量的输入接口。

液压CAT一般配有16路模拟量输入接口。数字量的采集有两种方式，一种是采集二次仪表的BCD码输出，因为计算机母线采用IEEE－488标准代码，所以BCD输出到计算机时，必须要有一个BCD－IEEE的代码转换单元或称数据转换单元，这种方式的采样速度慢。另一种是采集传感器的输出脉冲(如涡轮流量计)，此时计算机可通过定时／计数器及配置一些电平转换及整形电路来进行，采样周期由计算机设定，因而采集速度较快。

计算机的输出接口应包括模拟量输出(D／A)转换，定时／计数器输出及数字量输出(A／D)。模拟量输出根据对象要求控制的参数而定，对于试验台的元件性能测试，模拟量输出用来控制比例阀、比例泵、冷却水电动调节阀及加热器等进而控制压力、流量、温度等参量；定时／计数器输出一定频率的脉冲控制步进电机；输出数字量是通过继电器放大后驱动液压系统的电磁阀或电机，也可用来控制数字阀、数字泵或液位、温度的上、下限报警。

数字量或模拟量的输入、输出路数根据实际需要确定，输入／输出接口通常选用现有的接口板，如一种用于IBM－PC机的接口板可读入16路模拟量，采样速度每秒2万次(12位)，5路定时／计数器，两路模拟量输出、24位数字量输出，输入配上适当软件和绘图仪后，可同时作信号发生器、数字示波器、瞬态记录仪用，可满足液压试验台测量的控制要求。

其他硬件设备视测试对象的要求而定，如对于各种液压阀的实验台，根据ISO和国家标准关于液压阀试验方法的规定进行。A级精度测试，每次都要标定，B级和C级精度测试要定期标定，还要配置相应的压力、温度及流量的静态标定设备，此外还应配置数字频率计、五位数字电压表、低频信号发生器、示波器等作为检查标定电系统的工具，对泵、马达性能的测试则要配置扭矩仪、测速仪等设备。