摘 要

气动技术已广泛应用于各个不同的领域。气动系统是由一个或多个基本结构组合而成，通过对这些基本结构进行研究和分析，可以准确地把握气动元件的工作原理以及其流量特性参数的变化规律，这对气动技术的发展和研究都有重要的现实意义。流量特性描述的是气动元件进出口两端的压力降与通过该元件的流量之间的关系，流量特性是气动元件一个重要的技术指标。

节流孔是气动元件中常见的基本结构，目前在气压领域的研究比较少。本文以某国际合作项目作为工作支撑，研究固定节流孔的流量特性，设计其测试系统，本文主要研究和设计工作如下：

（1）研究固定节流孔的理论基础，分析固定节流孔参数对其流量特性的影响。研究不同标准的流量特性测试方法，选择国际标准进行测试系统的设计，并选择音速流导和临界压力比推导理论公式。

（2）针对固定节流孔的流量特性，设计测试系统硬件，先进行气动回路设计，之后进行测试电路设计，最后进行硬件选型。

（3）开发固定节流孔流量特性测试系统软件，先设计软件的整体框架，之后针对软件设计的不同模块进行开发。

本文设计的测试系统的作用主要是对气动元件有一个更加深入地了解，使其更好地促进气动技术的发展。测试系统的设计对于理解其流量特性有更加深刻的意义。

关键词：固定节流孔；流量特性；测试系统；LabVIEW

Abstract

Pneumatic technology has been widely used in various different fields. Flow characteristic describes the pneumatic components on both ends of the pressure drop and the import of the export through the flow of the element, the relationship between the flow characteristic is an important technical indicators of pneumatic components. Correct understanding of pneumatic components to improve the flow characteristics and the development of pneumatic career has important significance in our country. Pneumatic system is made up by one or more of the basic structure, based on the research and analysis on the basic structure, which can accurately grasp the working principle of pneumatic components and its flow characteristic parameters, the change rule of the development and research of the pneumatic technology has important practical significance.

Orifice is common basic structure of pneumatic components, which is less current research in the field of air pressure. Based on an international cooperation project as support, working and studying fixed orifice flow characteristic, this article is mainly from the following research:

(1) Study the theoretical basis for fixed orifice, after the analysis of the effect of parameters on the flow characteristics. And then analyzing the flow characteristic of the different standard test method and choosing the international standards for the design of test system. Conductance and critical pressure ratio and select the speed of sound theoretical formula is derived.

(2) For fixed orifice flow characteristic, design test system hardware, first, design pneumatic circuit, after the test circuit design, finally, hardware selection.

(3) Develop fixed orifice flow characteristic test system software, design the software of the overall framework, after, develop the software design on the different modules.

The role of the test system designed in this paper is mainly for pneumatic components to have a more in-depth understanding, which makes it better to promote the development of pneumatic technology. The design of the test system for understanding the flow characteristics are more profound significance.

Key Words：Fixed orifice；Flow characteristic；Test system；LabVIEW

目 录

第1章 绪论 1

1.1 论文研究背景及研究对象 1

1.1.1 论文的研究背景 1

1.1.2 论文的研究对象 1

1.2 论文工作的国内外研究现状 2

1.3 论文工作的目的和意义 2

1.4 论文课题支撑与主要研究内容 3

1.4.1 论文课题支撑 3

1.4.2 论文主要研究内容 3

第2章 固定节流孔流量特性与测试方法 4

2.1 固定节流孔流量特性的理论基础 4

2.1.1 固定节流孔的气体流动基本方程 4

2.1.2 音速和马赫数 5

2.1.3 流速与截面积的关系 6

2.2 固定节流孔流量特性参数的表示方法 7

2.3 固定节流孔流量特性的测试方法 9

2.3.1 国际标准ISO6358的测试方法 9

2.3.2 国家标准流量特性测试方法 10

2.3.3 美国标准流量特性测试方法 12

2.4 固定节流孔流量特性参数的计算 14

2.5 本章小结 17

第3章 固定节流孔流量特性测试系统硬件设计 18

3.1 固定节流孔流量特性测试系统气动回路设计 18

3.2 固定节流孔流量特性测试系统测试电路设计 19

3.3 固定节流孔流量特性测试系统硬件选型 20

3.4 本章小结 21

第4章 固定节流孔流量特性测试系统软件设计 23

4.1固定节流孔流量特性测试系统软件总体结构设计 23

4.2固定节流孔流量特性测试系统数据采集模块 25

4.3固定节流孔流量特性测试系统数据处理模块 27

4.4固定节流孔流量特性测试系统人机交互模块 27

4.5固定节流孔流量特性测试系统数据管理模块 28

第5章 全文总结与展望 29

5.1 全文总结 29

5.2 论文工作展望 29

参考文献 30

致 谢 31

第1章 绪论

1.1论文研究背景及研究对象

1.1.1 论文的研究背景

近年，气动技术已广泛应用各个不同的领域。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为其工作介质，从而进行能量和信号传递的工程技术，也是实现各种生产控制以及自动控制的重要手段之一。与其他类型的传动方式相比较，气动技术具有以下优点：

1. 气动装置构造简便，装配维护便利，压力等级较低，使用无危险。
2. 以空气作为其工作介质，排气处理简单，节约资源，无污染。
3. 可以很简单的调节其输出力以及其工作速率。
4. 可靠性高，使用寿命比较长。
5. 气动技术在忍受极端环境的考验，在极端环境下可以保证实验的稳定性。

当然，气动技术在现实中也存在一些缺点：

（1）因为空气具有一定的压缩性，当负载的变化时，气缸的动作速率也改变。