摩擦磨損試驗機的性能在很大程度上取決于其測控系統的性能優(yōu)劣。利用計算機軟件對試驗過程進行自適應控制以及模糊控制等規(guī)律控制，實現試驗參數的實時獲取，并以曲線或表格的形式動態(tài)呈現實時參數等已成為測控領域的整體發(fā)展趨勢。本文利用LabVIEW語言編寫了測控系統程序，該測控系統實現了試驗參數的實時測量，可以對數據進行濾波和嵌入C語言進行復雜數據處理；可對實時參數進行曲線顯示、存儲和報表處理；編制的系統軟件具備人機對話功能，操作簡單、方便。是智能的人機交互系統。該測試系統可進行恒載荷和恒轉矩類型的多種摩擦磨損試驗。

　　l 摩擦磨損試驗機介紹

　　該摩擦磨損試驗機又叫Chase試驗機，主要用于對汽車制動襯片的安全情況及摩擦磨損特性做出報告。用于SAEJ661和ISO7881等標準，對摩擦材料進行分級及質量控制。

　　1．1 摩擦磨損試驗機的基本要求

　　為達到試驗規(guī)定的要求，測控系統必須具備以下功能：測量精度滿足GB／T17469-98的要求；可滿足高速、高溫、高載荷下的測試要求；能完成試驗過程中的轉速、壓力、溫度等試驗參數的設定及摩擦正壓力、摩擦力矩、轉速、摩擦轉盤溫度、汽缸進口壓力等性能參數的測量；對測量參數與其設定值進行比較，形成閉環(huán)控制，使轉速、壓力和溫度維持在試驗要求范圍內；能實時顯示、記錄試驗過程中的相關數據并生成報表。

　　同時，試驗過程中摩擦塊與試驗盤之間應始終保持貼合狀態(tài)，無振動現象；試塊裝卡應便利、可靠，無松緩、卡死現象。

　　1．2 摩擦磨損試驗機的試驗環(huán)節(jié)

　　該試驗臺可完成恒轉矩試驗和恒載荷試驗。恒轉矩試驗要求系統通過自動調整比例閥來控制輸出壓力的大小，使轉矩保持恒定。恒載荷試驗則要求輸出壓力始終為恒定值。這其中根據加載的連續(xù)與否可分為：斷續(xù)拖磨和連續(xù)拖磨，該試驗機中跟據國標所進行的預處理試驗、終處理試驗、磨損試驗和恢復試驗都是斷續(xù)拖磨；而第一次衰退試驗和第二次衰退試驗則屬于連續(xù)拖磨。

　　2 試驗機測控系統的硬件設計

　　2．1 試驗機測控系統的硬件構成

　　測控系統的硬件構成如圖1所示。

　　系統中調速電機通過變頻器可進行無級調速，輸出氣壓的大小通過調整比例閥的大小來控制。加熱開關、風機開關和壓力開關則分別通過相應的繼電器進行控制。

　　2．2 傳感器

　　為了精確的完成各類數據的測量，完成各個環(huán)節(jié)的測試，裝置中設置了五個參數測量傳感器(包括三路溫度傳感器)，其精度滿足GB／T17469-98中所規(guī)定的要求。其具體參數見表1。

　　2．3 信號調理

　　來自傳感器的信號一般都比較小且極易受噪聲影響，有些信號存在很高的尖峰值，不能直接進行數據采集，在轉換為數字信號之前需先進行放大、濾波、隔離等預處理，也就是信號調理，下面就其中的兩路調理電路做簡單介紹，如圖2所示。

　　在圖2中：

　　(1)V／I轉換電路是將工控機輸出的1～5 V電壓信號轉換成4～20 mA的電流信號。因為該試驗機中的調節(jié)氣源的比例閥是靠電流來進行控制，故首先要將電壓信號轉換成電流信號。其電路圖見圖2(a)，其比例關系為：I=VR27／R1R61，其中：V為輸入電壓；I為輸出電流。電路中各個電阻應選擇精密電阻，以保證V／I轉換的精度。

　　(2)I／V轉換電路是將從溫度、壓力傳感器采集到的4～20 mA電流信號轉換成計算機能夠識別的1～5 V的數字信號。其電路圖見圖2(b)，由上面電路可以推算出其轉換關系為：V=IR19(1+R107／R99)。其中：I為輸入電流；V為輸出電壓；各個電阻也應選擇精密電阻。經過對現場的各路信號進行測試，可以看出，經由調理電路的處理，輸入／輸出的各路數字／模擬信號都有明顯的改善，干擾信號大大減少，調理效果很明顯。

　　2．4 數據采集卡

　　該系統使用北京研華公司的采集卡PCL-818L和PCL-836，其中PCL-818L卡有16路模擬輸人通道，12位A／D轉換分辨率，一路12位模擬輸出通道，一個16位計數器，采樣率為40 kHz。PCL-836包括6個獨立的16位計數器，10 MHz的計數頻率，還有兩個數字I／O接口。

　　3 試驗機測控系統程序設計

　　3．1 試驗測控系統程序流程

　　試驗機測控系統的控制流程如圖3所示。