一种换向器自诊断系统及方法与流程

本发明涉及水流量装置换向器诊断，具体涉及一种换向器自诊断系统及方法。

背景技术：

1、水流量装置是对流量计进行检定、校准的主要设备，而换向器是水流量装置的核心设备之一，其作用是改变水的流动方向，水流进入旁通管路或者进入称重容器完全由换向器进行控制。水流量装置在进行流量计标定时，水流要从旁通管路进入到称重容器，在换向器启动时，同步启动计时计频器记录被检流量计的输出信号，在进入称重容器一段时间后，水流再通过换向器回到旁通管路，最终回到储水池，在换向器启动时，同步停止计时计频器记录被检流量计的输出信号，比较称重系统得到的质量与被测流量计输出脉冲数换算得到的质量，最终得到被测流量计的误差值。换向器的工作原理如图1所示。

2、换向器是保证是标准器与被测流量仪表同步的关键，为了保证其测量准确度(同步性足够好)，需要对换向器进行校准。但在平常使用中，由于换向器是运动部件，易受到气缸或电机性能变化、阻尼变化、振动影响同步触发开关位置等因素影响，同步的准确性会发生变化，进而引入误差或造成不确定度变大，从而导致换向器的校准结果失效。于换向器使用较为频繁，出现上述问题的可能性较大且在使用过程中不易察觉，可能造成其长时间处于有问题的工作状态。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种换向器自诊断系统及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种换向器自诊断系统，包括位移传感器、联轴器、位置开关、位置开关挡板、开关底座、数字量采集板卡、计数器采集板卡、上位机和电源；

4、所述位移传感器连接到换向器的分水器上，当换向器换向时分水器可带动位移传感器一并运动，从而位移传感器产生一系列的脉冲信号；

5、所述位置开关挡板通与换向器的分水器连接，在换向器的分水器带动下可与分水器和位移传感器同步运动；所述位置开关安装在开关底座上，用于检测位置开关挡板的位置；

6、所述计数器采集板卡用于采集位移传感器的信号；

7、所述数字量采集板卡用于采集位置开关的信号；

8、所述上位机用于提取计数器采集板卡和数字量采集板卡采集到的信号，并通过分析刻画换向器换向的速度曲线；

9、所述电源用于为位移传感器和位置开关供电。

10、进一步地，所述位置开关包括限位开关一、限位开关二、中间位置开关、换入起始标记开关和换入结束标记开关，所述中间位置开关、换入起始标记开关和换入结束标记开关均与数字量采集板卡连接，供数字量采集板卡采集其信号；当换向器结束换出动作时，位置开关挡板达到限位开关一的位置，此时喷嘴流出的液体进入旁通管路；当换向器执行换入动作时，位置开关挡板会依次经过换入起始标记开关、中间位置开关、换入结束标记开关，并最终达到限位开关二的位置，此时换入动作结束，喷嘴流出的液体进入标准器；当位置开关挡板对应中间位置开关的位置时，喷嘴恰好对应分水器的中部位置。

11、本发明还提供一种上述换向器自诊断系统的工作方法，具体过程为：

12、在换向器换入动作开始前，位置开关挡板位于限位开关一的位置，液体流入旁通管路；当换向器接收到换入的命令时，分水器开始动作，带动位置开关挡板运动至起始换向点时，位置开关挡板到达换入起始标记开关的位置；上位机通过数字量采集板卡采集到换入起始标记开关的电平变化的信号，此时上位机开始通过计数器采集板卡采集位移传感器输出的脉冲信号的个数与每个脉冲的频率；当分水器运行若干个脉冲后，开始触发流量积算仪工作；

13、当分水器运行至同步触发点位置时，位置开关挡板到达中间位置开关，此时换向器发出同步信号，液体同时流入旁通管路和标准器；

14、当分水器运行至结束换向点时，位置开关挡板到达换入结束标记开关的位置，上位机通过数字量采集板卡采集到换入起始标记开关电平变化的信号，此时上位机停止采集位移传感器输出的脉冲信号，分水器停止动作，最终位置开关挡板停在限位开关二的位置，液体流入标准器；上位机通过分析位移传感器输出的脉冲信号和频率，结合换入起始标记开关和换入结束标记开关的信号变化时间，转换得到换向器换入过程的速度变化曲线；

15、当换向器接收到换出的命令时，分水器开始动作，当位置开关挡板运动至结束换向点时，上位机通过数字量采集板卡采集到换入结束标记开关电平变化的信号，此时上位机开始通过计数器采集板卡采集位移传感器输出的脉冲信号的个数与每个脉冲的频率；当分水器运行至流量积算仪开始工作点时，流量积算仪停止工作；

16、当分水器运行至同步触发点位置时，位置开关挡板到达中间位置开关，此时换向器发出同步信号，液体同时流入旁通管路和标准器；

17、当分水器运行至起始换向点时，上位机通过数字量采集板卡采集到起始开关电平变化的信号，此时上位机停止采集位移传感器输出的脉冲信号，分水器停止动作，最终位置开关挡板停在限位开关一的位置；上位机通过分析位移传感器输出的脉冲信号和频率，结合起始开关和结束开关的信号变化时间，转换得到换向器换出过程的速度变化曲线。

18、进一步地，上位机对换向器正常工作状态下的换入过程的速度变化曲线和换出过程的速度变化曲线的图像进行数字化特征提取，作为换入过程和换出过程的参比曲线；后续换向器工作时，将获取换向器的换入过程的速度变化曲线和换出过程的速度变化曲线进行相同的数字化特征提取，并与对应的参比曲线的数字化特征进行对比分析，判断换向器是否处于正常工作状态。

19、本发明的有益效果在于：

20、1、本发明可以实现换向器换向动作过程的自动监测，可以清楚地获取换向器换向动作，起到监测的作用。

21、2、利用本发明，可以实现换向器换向动作的曲线记录及分析，对换向器实现智能自诊断；

22、具体地，本发明可以通过读取位移传感器产生的脉冲信号，知道换向器换向动作的速度变化曲线并且记录，通过实验可以得到换向器的标准换向曲线，经过对图像(曲线)的数字化提取，每次换向的换向动作曲线都可以与标准换向曲线进行比对，从而对换向器的换向状态进行判断，以保证每次换向器换向动作的基本一致。

技术特征：

1.一种换向器自诊断系统，其特征在于，包括位移传感器、联轴器、位置开关、位置开关挡板、开关底座、数字量采集板卡、计数器采集板卡、上位机和电源；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置开关包括限位开关一、限位开关二、中间位置开关、换入起始标记开关和换入结束标记开关，所述中间位置开关、换入起始标记开关和换入结束标记开关均与数字量采集板卡连接，供数字量采集板卡采集其信号；当换向器结束换出动作时，位置开关挡板达到限位开关一的位置，此时喷嘴流出的液体进入旁通管路；当换向器执行换入动作时，位置开关挡板会依次经过换入起始标记开关、中间位置开关、换入结束标记开关，并最终达到限位开关二的位置，此时换入动作结束，喷嘴流出的液体进入标准器；当位置开关挡板对应中间位置开关的位置时，喷嘴恰好对应分水器的中部位置。

3.一种权利要求1-2任一所述的换向器自诊断系统的工作方法，其特征在于，具体过程为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，上位机对换向器正常工作状态下的换入过程的速度变化曲线和换出过程的速度变化曲线的图像进行数字化特征提取，作为换入过程和换出过程的参比曲线；后续换向器工作时，将获取换向器的换入过程的速度变化曲线和换出过程的速度变化曲线进行相同的数字化特征提取，并与对应的参比曲线的数字化特征进行对比分析，判断换向器是否处于正常工作状态。

技术总结
本发明公开了一种换向器自诊断系统及方法，系统包括位移传感器、联轴器、位置开关、位置开关挡板、开关底座、数字量采集板卡、计数器采集板卡、上位机和电源。本发明可以实现换向器换向动作过程的自动监测，可以清楚地获取换向器换向动作过程，起到监测的作用。还可以实现换向器换向动作的曲线记录及分析，对换向器实现智能自诊断。

技术研发人员：孟涛,周昶,邢超,李晓鹏,王蕾
受保护的技术使用者：中国计量科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13