本发明涉及一种受流器接触力测试分析装置及其测试分析方法。
背景技术：
磁浮车辆受流器类似地铁的受电弓，是磁浮列车接受外界供电的重要部件。在每年预防性计划内和日常维修后都要根据维护文档的要求对受流器与动力轨的接触力进行测试，根据受流器的接触力大小来判断受流器机械部件受力状况和工作状态。
如图1所示，受流器修理完成后，根据文档要求需要对受流靴进行接触力测试，验证受流靴与动力轨之间的接触力是否在50Nm~250Nm之间，目前的测试方法为一人手拿钢皮尺，一人用机械指针式数显测力仪顶推受流靴，把受流靴推回（使其缩回），要在顶推运动过程中同时观察某测试位置（钢皮尺）的推力值（指针式数显测力仪的表盘指针读数）。这种测试方法要在移动过程中同时观察位置和接触力两个测量值，由于机械指针式数显测力仪在顶伸和缩回运动过程中表盘读数一直在不停的晃动，再要同时观察不同行程测试点时的表盘读数更是难上加难，同一测试人员的多次测试结果都无法一致，不同人员测试的结果更是千差万别，难以保证测试数据的准确率。
显然在运动过程中用机械指针式数显测力仪和钢尺是无法将文档要求的测量数值精确的测量清楚的，由于测试误差大，往往在现场人员测试后，汇总数据时发现有超差的设备需安排有经验的技术人员再次去现场测试确认，浪费时间和精力。而对于部分原本超差但由于测试误差造成误判漏网的设备则埋下了安全隐患。
技术实现要素：
本发明提供一种受流器接触力测试分析装置及其测试分析方法，可以精确的测量受力数值和位置变化数值，清晰直观的反映受流器在整个伸缩过程中完整的接触力曲线轨迹变化情况，便于分析和统计。
为了达到上述目的，本发明提供一种受流器接触力测试分析装置，包含：
位移传感器，用于测量受流器的受流靴的位移信号；
压力传感器，用于测量受流器的受流靴的接触力信号；
数据采集器，其电性连接位移传感器和压力传感器，用于将位移传感器和压力传感器采集的信号转换为数字量；
处理器，其电性连接数据采集器，用于根据位移数据和接触力数据对受流器进行受力分析。
所述的受流器接触力测试分析装置还包含信息采集器，其电性连接处理器，用于获取待测受流器的信息。
所述的信息采集器可以采用条形码阅读器，或者二维码扫描器，或者键盘。
所述的受流器接触力测试分析装置还包含显示器，其电性连接处理器，用于显示处理器的分析结果。
本发明还提供一种受流器接触力测试分析方法，包含以下步骤：
固定位移传感器本体，将位移传感器的拉绳端套在待测受流器的受流靴上；
使压力传感器顶推受流靴使受流靴向后退缩，直到受流靴无法移动，再在保持压力传感器与受流靴接触的情况下逐渐缩回压力传感器，使受流靴向前顶伸，直到受流靴不再移动，在受流靴退缩和顶伸的整个过程中，压力传感器实时采集接触力信号，位移传感器实时采集位移信号；
数据采集器将位移传感器和压力传感器采集的信号转换为数字量；
处理器根据位移数据和接触力数据对受流器进行受力分析，获得受流靴退缩和顶伸过程的运动轨迹曲线。
所述的处理器对受流器进行受力分析的方法包含以下步骤：
处理器将位移作为横坐标，将接触力作为纵坐标，将数据采集器获取的同一时间的同一采样点的位移数据和接触力数据合成到一个二维坐标系中，多个采样点形成受流靴退缩过程和顶伸过程的运动轨迹曲线，处理器计算在同一位移位置处的顶伸接触力和缩回接触力的差值。
利用信息采集器获取待测受流器的信息，依次对受流器的每个受流靴进行测试分析。
显示器显示处理器的分析结果。
本发明可以精确的测量受力数值和位置变化数值，根据位移数据和接触力数据对受流器进行受力分析，获得受流靴退缩和顶伸过程的运动轨迹曲线，并进行图像显示分析及数据储存比对，可以精确的记录轨迹移动过程中的任意点受力值，清晰直观的反映受流器在整个伸缩过程中完整的接触力曲线轨迹变化情况，对异常情况，或处于临界状态的曲线轨迹可以提前采取维护措施预防故障的发生。彻底解决了以往无法同时精确观察和记录整个移动过程中的接触力变化的精确值，彻底改变了原来用钢直尺和指针式数显测力仪动态测量读数精度极差，重复性差的缺陷，测量图形和数据可方便的保存和调用，便于分析和统计，测量精度有数量级的提高，可作为修理后检验受流器合格与否的标准。
附图说明
图1是背景技术中受流器的结构示意图。
图2是本发明提供的一种受流器接触力测试分析装置的结构示意图。
图3是本发明提供的一种受流器接触力测试分析方法的流程图。
图4是受流靴退缩和顶伸过程的运动轨迹曲线示意图。
具体实施方式
以下根据图2～图4，具体说明本发明的较佳实施例。
如图2所示，本发明提供一种受流器接触力测试分析装置，包含：
位移传感器1，用于测量受流器的受流靴的位移信号；
压力传感器2，用于测量受流器的受流靴的接触力信号；
数据采集器3，其电性连接位移传感器1和压力传感器2，用于将位移传感器1和压力传感器2采集的信号转换为数字量；
处理器4，其电性连接数据采集器3，用于根据位移数据和接触力数据对受流器进行受力分析。
进一步地，所述的受流器接触力测试分析装置还包含信息采集器5，其电性连接处理器4，用于获取待测受流器的信息。
所述的受流器接触力测试分析装置还包含显示器6，其电性连接处理器4，用于显示处理器的分析结果。
在本实施例中，所述的位移传感器1采用电子位移传感器。所述的压力传感器2采用电子压力传感器，可以精确的测量受力的数值。所述的数据采集器3可以采用双通道数据采集卡，这样可以同时采集位移传感器1和压力传感器2的数据。所述的处理器4可以采用微程序控制器MCU或者CPU。所述的信息采集器5可以采用条形码阅读器，或者二维码扫描器，或者键盘等，条形码阅读器通过扫描待测受流器上的条形码，获取待测受流器的型号和履历信息，二维码扫描器通过扫描待测受流器上的二维码，获取待测受流器的型号和履历信息，或者利用键盘人工手动输入待测受流器的型号和履历信息。
如图3所示，本发明还提供一种受流器接触力测试分析方法，包含以下步骤：
步骤S0、利用信息采集器获取待测受流器的信息；
步骤S1、固定位移传感器本体，将位移传感器的拉绳端套在待测受流器的受流靴上；
步骤S2、使压力传感器顶推受流靴使受流靴向后退缩，直到受流靴无法移动，再在保持压力传感器与受流靴接触的情况下逐渐缩回压力传感器，使受流靴向前顶伸，直到受流靴不再移动，在受流靴退缩和顶伸的整个过程中，压力传感器实时采集接触力信号，位移传感器实时采集位移信号（可以自由设定采样频率，例如：设定为200Hz）；
步骤S3、数据采集器将位移传感器和压力传感器采集的信号转换为数字量；
步骤S4、处理器根据位移数据和接触力数据对受流器进行受力分析，获得受流靴退缩和顶伸过程的运动轨迹曲线；
步骤S5、显示器显示处理器的分析结果。
所述的步骤S4中，处理器对受流器进行受力分析的方法具体包含以下步骤：
步骤S4.1、如图4所示，处理器将位移作为横坐标，将接触力作为纵坐标，将数据采集器获取的同一时间的同一采样点的位移数据和接触力数据合成到一个二维坐标系中，多个采样点形成受流靴退缩过程和顶伸过程的运动轨迹曲线。
步骤S4.2、处理器计算在同一位移位置处的顶伸接触力和缩回接触力的差值。
差值不作为判断接触力是否合格的标准，接触力在50Nm-250Nm范围内都为合格，理论上差值为零最好。从图4可以看出，差值越大（两曲线越分开）就越容易接近或超出合格区域，造成接触力超标。由于受流器各活动关节轴承的磨损、润滑的缺失以及空气中灰尘与油脂的粘合物，造成受流器使用过程中关节阻力逐渐增大（差值也逐渐增大）。因此可以根据差值的大小来判断受流器各关节轴承的工作情况，以此来判断受流器处于使用周期中的哪个阶段。为维护人员分析和预防故障提供参考。
在本发明的一个实施例中，条形码阅读器扫描待测受流器上的条形码，获取待测受流器的型号，得知待测受流器为单极受流器，固定位移传感器本体，将位移传感器的拉绳端套在待测受流器的单极受流靴上，使压力传感器顶推该单极受流靴使其向后退缩，直到受流靴无法移动，再在保持压力传感器与受流靴接触的情况下逐渐缩回压力传感器，使受流靴向前顶伸，直到受流靴不再移动，在受流靴退缩和顶伸的整个过程中，压力传感器实时采集接触力信号，位移传感器实时采集位移信号，数据采集器将位移传感器和压力传感器采集的信号转换为数字量，处理器将位移作为横坐标，将接触力作为纵坐标，将数据采集器获取的同一时间的同一采样点的位移数据和接触力数据合成到一个二维坐标系中，多个采样点形成受流靴退缩过程和顶伸过程的运动轨迹曲线，处理器计算在同一位移位置处的顶伸接触力和缩回接触力的差值，分析修理前后转动轴的受力情况，对某个位置的曲线异常情况，或处于临界状态曲线可以提前采取措施预防故障的发生。
在本发明的另一个实施例中，键盘人工手动输入待测受流器的型号，得知待测受流器为双极受流器，固定位移传感器本体，依次对两个受流靴进行测试。首先将位移传感器的拉绳端套在待测受流器的其中一个受流靴上，使压力传感器顶推该受流靴使其向后退缩，直到受流靴无法移动，再在保持压力传感器与受流靴接触的情况下逐渐缩回压力传感器，使受流靴向前顶伸，直到受流靴不再移动，在受流靴退缩和顶伸的整个过程中，压力传感器实时采集接触力信号，位移传感器实时采集位移信号，数据采集器将位移传感器和压力传感器采集的信号转换为数字量，处理器将位移作为横坐标，将接触力作为纵坐标，将数据采集器获取的同一时间的同一采样点的位移数据和接触力数据合成到一个二维坐标系中，多个采样点形成受流靴退缩过程和顶伸过程的运动轨迹曲线，处理器计算在同一位移位置处的顶伸接触力和缩回接触力的差值，完成测试后，再将位移传感器的拉绳端套在待测受流器的另一个受流靴上，使压力传感器顶推该受流靴使其向后退缩，直到受流靴无法移动，再在保持压力传感器与受流靴接触的情况下逐渐缩回压力传感器，使受流靴向前顶伸，直到受流靴不再移动，在受流靴退缩和顶伸的整个过程中，压力传感器实时采集接触力信号，位移传感器实时采集位移信号，数据采集器将位移传感器和压力传感器采集的信号转换为数字量，处理器将位移作为横坐标，将接触力作为纵坐标，将数据采集器获取的同一时间的同一采样点的位移数据和接触力数据合成到一个二维坐标系中，多个采样点形成受流靴退缩过程和顶伸过程的运动轨迹曲线，处理器计算在同一位移位置处的顶伸接触力和缩回接触力的差值，分析修理前后转动轴的受力情况，对某个位置的曲线异常情况，或处于临界状态曲线可以提前采取措施预防故障的发生。
本发明可以精确的测量受力数值和位置变化数值，根据位移数据和接触力数据对受流器进行受力分析，获得受流靴退缩和顶伸过程的运动轨迹曲线，并进行图像显示分析及数据储存比对，可以精确的记录轨迹移动过程中的任意点受力值，清晰直观的反映受流器在整个伸缩过程中完整的接触力曲线轨迹变化情况，对异常情况，或处于临界状态的曲线轨迹可以提前采取维护措施预防故障的发生。彻底解决了以往无法同时精确观察和记录整个移动过程中的接触力变化的精确值，彻底改变了原来用钢直尺和指针式数显测力仪动态测量读数精度极差，重复性差的缺陷，测量图形和数据可方便的保存和调用，便于分析和统计，测量精度有数量级的提高，可作为修理后检验受流器合格与否的标准。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。