在防血栓壓力循環裝置中, 繼電器和電磁閥作為核心執行部件, 其性能指標將直接影響治療效果和患者安全。針對防血栓壓力循環裝置的檢測需求, 設計開發了一套繼電器、電磁閥測試系統, 可用于繼電器、電磁閥動作響應時間和疲勞性能的測試。該測試系統基于人機交互測試模塊, 采用PC計算機、數據采集卡及自制測試平臺, 并運用虛擬儀器技術及高速數據采集技術, 通過合理的系統軟件設計, 實現了測試目標。最后, 對兩組繼電器與電磁閥組成的系統進行測試, 結果顯示了測試系統的通用性和可靠性, 使待測繼電器和電磁閥能準確地用于防血栓壓力循環裝置中, 推廣和應用前景良好。
引用本文： 李哲龍, 崔海坡, 尚昆, 廖躍華, 周勛. 防血栓裝置執行部件測試系統的設計與分析. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(1): 187-191. doi: 10.7507/1001-5515.20150034 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《生物醫學工程學雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
引言
深靜脈血栓形成(deep venous thrombosis，DVT)是臨床常見的疾病，尤其是下肢DVT[1]。DVT可威脅患者的生命，其后遺癥也嚴重影響患者的工作能力，甚至致殘。針對DVT的形成機制，本項目組開發了一套防血栓壓力循環系統，其基本原理是利用繼電器的開關動作控制電磁閥的切換，為與設備聯接的氣囊間歇性供氣，使包裹在氣囊內的下肢和足底靜脈受壓，從而增加靜脈回流，減少血液淤滯，達到預防和治療下肢深靜脈栓塞的效果[2-4]。作為系統的核心執行部件，繼電器、電磁閥的性能指標，如動作時間和耐疲勞性等，將直接影響到治療效果甚至是患者的安全。因此，需對繼電器和電磁閥的相關性能進行檢測。
目前，測試繼電器和電磁閥的各種裝置都是單獨測試一個器件的，尚未見到能同時測試上述兩個器件的設備，且傳統的測試方法多采用分立的指針式儀表，致使工作強度大，效率低，采用的儀表多，人為誤差大，無法保證精度[5-7]。
基于上述分析，本文開發了以計算機為控制核心，通過數據采集與虛擬儀器技術，實現對繼電器和電磁閥的動作時間及疲勞性能進行測試的系統。該系統可自動完成測試過程，測試結果除界面顯示外，還具備數據存貯和查詢等功能。通過多次實驗測量，分析了人機交互測試系統對繼電器、電磁閥動作時間和疲勞試驗的測定過程及結果。
1 測試系統結構
本文開發的測試系統結構框圖如圖 1所示。
圖1
測試系統結構圖
Figure1.
Structured flowchart of testing system
所開發的測試系統由三部分組成：①氣源與管路系統：氣源包括氣泵電機、電源等裝置，管路系統采用三通接頭將電磁閥與主氣路、儲氣瓶相連接；②傳感器與繼電器反饋系統：氣體壓力傳感器通過電磁閥連接主氣路；繼電器通過自行設計的電路與電磁閥連接；③數據采集與顯示系統：由主控模塊、數據采集模塊、信號調理模塊、電源模塊和人機交互模塊五部分組成。主控模塊為設備的控制核心，包含上位機PC等；數據采集模塊由高速數據采集卡組成；信號調理模塊具有信號隔離、濾波的功能；電源模塊可為測試系統提供110 V和220 V兩種交流電，同時為內部電路和器件提供適合的直流電；人機交互模塊通過USB接口連接PC機、顯示器和鍵盤，以實現簡單易行的操作。
2 測試系統硬件模塊設計
2.1 繼電器測試模塊
本文根據繼電器性能測試的相關國家標準[8]，設計了繼電器測試模塊，其原理如圖 2所示，數據采集系統用于實現上位機PC與測控電路板的通信接口，并完成對測控電路板輸出數字量和模擬量的測量功能。
圖2
繼電器測試模塊原理圖
Figure2.
Testing principle of the relay
由于存在多種不同工作電壓的電磁閥，為使測試系統具有良好的通用性，在電路設計中引入R1和R2兩個電阻進行分壓(R1=5.1 kΩ，R2=10 kΩ)，以符合采集卡采集電壓信號的范圍。測試時，上位機PC發出控制信號，并記錄其時間t1，采集卡D0端輸出TTL高電平+5 V電壓，加載在繼電器線圈兩端，使繼電器開關閉合，從而為電磁閥提供工作電壓。A1端采集到A、B兩點間的電壓UAB為：
| $ {{U}_{AB}}\text{=}\left(\frac{{{U}_{+}}-{{U}_{-}}}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}} \right)\text{ }\!\!\times\!\!\text{ }R\text{1+}{{U}_{-}} $ |
PC記錄下采集到UAB的時間為t2，從而可計算出繼電器的響應時間T0為：
| $ {{T}_{0}}={{t}_{2}}-{{t}_{1}} $ |
實際上，繼電器的響應時間是指繼電器吸合動作的時間，而T0中含有其它延時時間，包括PC的控制信號經數據采集系統傳到繼電器的時間、測控軟件的響應時間、采集系統采集信號的時間、數據傳回PC的時間等，但考慮到這些延時時間基本是微秒級，有的甚至是納秒級的，對測試精度是0.1 ms的響應時間影響不大，故忽略不計。
2.2 電磁閥測試模塊
電磁閥動作時間的測試方法主要有直接法和間接法兩種。直接測試法是通過位移傳感器直接檢測運動部件的位移特性，但該方法存在缺點，如接觸式傳感元件會增加運動部件的質量，影響結果的準確性，而非接觸式傳感元件的價格昂貴，針對不同的電磁閥需專門設計方案，不具備通用性。間接測試法多通過測試閥控腔壓力變化來獲取運動部件的動態特性，通用性較強[9]。
本測試系統采用間接測試法，以測試兩位三通電磁閥為例，測試原理如圖 3所示。測試時，驅動氣泵1，通入一定壓力的氣體，待氣體穩定時，上位機PC發出控制信號，使電磁閥導通，氣體壓力傳感器9即可通過三通接頭7與主氣路相通，實現主氣路氣壓的測試。根據相關標準[10-12]，從繼電器開關閉合，到傳感器9測得的壓力達到預定壓力值所用的時間，計為電磁閥開啟階段的切換時間，測試系統提供主氣路壓力值的85%和90%兩種不同的預定值供選擇。同理，停止控制信號，電磁閥開始閉合，從繼電器開關斷開，到傳感器9測得壓力達到主氣路壓力值的15%或10%所用的時間，計為閉合階段切換時間。
圖3
電磁閥測試模塊原理圖
1:氣泵；2:安全閥；3、5、7:三通接頭；4:單向閥；6:氣體壓力表；8:電磁閥；9:氣體壓力傳感器；10:儲氣瓶
Figure3. Testing principle of the solenoid valve1: air pump; 2: safety valve; 3, 5, 7: union tee; 4: check valve; 6: pressure gauge; 8: solenoid valve; 9: pressure sensor; 10: gas bomb
2.3 疲勞測試模塊
繼電器的疲勞性能是指繼電器能夠正常開關動作的次數，電磁閥的疲勞性能是指電磁閥能夠正常換向的次數。傳統疲勞特性測試方法多采用手動測試、人工讀表等落后方式，分立元件較多，誤差偏大，且操作人員的勞動強度大，測試效率低[13-14]。
由于疲勞特性的測試要進行上萬次至幾十萬次的動作實驗，故本文設計了基于人機交互的測試模塊，其測試原理如圖 4所示。用戶操作測試系統軟件發出循環控制信號，通過數據采集裝置和信號調理裝置，驅動繼電器和電磁閥按照設定的動作頻率和動作次數反復動作，經過設定次數的動作后再進行繼電器動作響應時間和電磁閥切換時間的測量，直至所測量的值超出所允許范圍，記錄測量的次數即為疲勞壽命參數[15]。
圖4
疲勞測試模塊原理圖
Figure4.
Fatigue testing principle
3 測試系統軟件設計
在測試過程中，由于各種因素的干擾會影響信號測量值的準確性，故需對采集的信號進行數據處理。考慮到測試系統存在工頻干擾和隨機噪聲干擾，為了在時域內達到較好的濾波效果，最大限度地減少干擾，系統采用中位值濾波法和算術平均濾波法的復合濾波法，對采樣信號進行濾波。中位值濾波法是將某一參數連續采樣N次(N通常是奇數)，然后把N次采樣值按從小到大排列，再取中間值作為本次采樣值。算術平均濾波法是指在第k次采樣周期中，連續采集m次采樣值，并取其算術平均值，作為第k次采樣周期的采樣值，即：
| $ \bar{y}\left(k \right)=\frac{1}{m}\sum\limits_{i=1}^{m}{y\left(i \right)} $ |
本系統先采樣3次取中間值作為一次采樣結果，然后連續取4次這樣的采樣結果，再求其算術平均值，作為本次的采樣結果，故一個采樣結果共需12次采樣。
本文基于Windows操作平臺，利用美國NI公司的圖形化編程軟件LabVIEW，開發了測試系統軟件。采用模塊化編程思想，將軟件分為參數設置模塊、控制模塊、數據采集和處理模塊、實時顯示模塊和數據管理模塊等，其主要功能包括：①可設置測試參數并錄入測試項目的相關信息；②發送指令控制測試過程的通斷；③對測試過程中的數據進行采集和處理；④對數據進行智能計算，自動給出測試結論并顯示；⑤提供歷史數據查詢功能，為產品性能對比提供依據。測試軟件的多參數顯示界面如圖 5所示。圖中，左上方顯示繼電器、電磁閥動作時間的參數，測試次數可設置，并有狀態指示燈指示被測器件是否正常；左下方是疲勞測試參數，同樣可以設置測試次數，數值框顯示已完成測試的次數，狀態指示燈根據測試結果顯示器件是否正常；利用右側操作按鈕可方便地控制整個測試過程，所有測試結果均可輸出、存儲或查詢(見圖 6)。
圖5
多參數顯示界面
Figure5.
Multi-parameter display interface
圖6
測試結果
Figure6.
Testing results
4 實驗結果與分析
本文對防血栓壓力循環裝置中的天波繼電器HJR-3FF-S-Z、思科康電磁閥SC0726G和科際電磁閥KSV2WG進行了測試。測試系統設置2個采樣通道，采樣速率為10 kHz。設定繼電器通電的響應時間為圖 2中A、B兩端間電壓從0 V上升到3 V所用的時間，斷電的響應時間為3 V下降到0 V所用的時間；設定電磁閥開啟階段的切換時間為從繼電器閉合到電磁閥出氣口壓力達到預定值90%所用的時間，閉合階段的切換時間為從繼電器斷開到電磁閥出氣口壓力達到預定值10%所用的時間。
本文對測試軟件采集處理過的數據進行提取，并利用Origin軟件生成了繼電器與電磁閥的響應時間曲線圖。其中，繼電器HJR-3FF-S-Z與電磁閥SC0726G的采樣曲線如圖 7及圖 8所示，根據圖中的數據，可獲得繼電器通電的響應時間為1.90 ms，斷電的響應時間為2.00 ms。另外，從圖中可以看出，繼電器閉合或斷開后，電磁閥的動作都存在一個滯后延時，經計算，開啟階段電磁閥的延時時間為3.13 ms，實際動作時間為4.22 ms，故電磁閥SC0726G開啟階段總的切換時間為7.35 ms；閉合階段的延時時間為3.92 ms，實際動作時間為5.35 ms，故閉合階段總的切換時間為9.27 ms。
圖7
采樣曲線1
Figure7.
No.1 sampling curve
圖8
采樣曲線2
Figure8.
No.2 sampling curve
繼電器HJR-3FF-S-Z與電磁閥KSV2WG的采樣曲線如圖 9及圖 10所示，經計算，繼電器通電的響應時間為1.90 ms，斷電的響應時間為2.00 ms。電磁閥開啟階段總的切換時間為11.18 ms，閉合階段總的切換時間為12.97 ms。
圖9
采樣曲線3
Figure9.
No.3 sampling curve
圖10
采樣曲線4
Figure10.
No.4 sampling curve
為了分析測試次數對動作時間的影響，本文對電磁閥SC0726G的切換時間分別進行了5、10、20次各5組實驗，并計算出其平均值x、標準偏差s以及變異系數c.v，實驗結果如表 1所示。
通過表 1可以看出，隨著測試次數的增加，測試結果的精度得以提高。10次與20次的平均值相同，且10次的變異系數比5次的變異系數低56%，而與20次的變異系數較為接近。故綜合考慮測試效率和測試準確性，一般測試次數選取10次即可。
表1
不同測試次數下電磁閥的切換時間(ms)
Table1.
Switching time of solenoid valve with different testing cycles (ms)
另外，本文還對繼電器HJR-3FF-S-Z與電磁閥SC0726G組成的系統進行了疲勞測試，在經過1萬次的循環測試后，測得繼電器的響應時間為2.50 ms，電磁閥的切換時間為8.23 ms，并沒有超出生產商提供的標準參數(繼電器HJR-3FF-S-Z的響應時間≤5 ms，電磁閥SC0726G的切換時間≤10 ms)。通過對上述兩組繼電器與電磁閥組成的系統進行的測試，表明本文所開發的測試系統具有通用性和可靠性。
5 結論
為了確保防血栓壓力循環裝置的治療效果和患者安全，本文針對防血栓壓力循環裝置的核心執行部件——繼電器和電磁閥，開發了一套人機交互式智能測試系統，對繼電器、電磁閥動作響應時間和疲勞性能進行檢測。該系統為多參數顯示，人機交互界面良好，便于操作。為了驗證系統的可靠性，對兩組繼電器和電磁閥組成的系統進行了實驗測定，采用高速采集卡進行數據采集，并利用中位值濾波法和算術平均濾波法的復合濾波法，對采樣信號進行濾波處理，測定結果符合設計要求，表明本測試系統可方便高效地完成對繼電器、電磁閥動作響應時間和疲勞性能的測試，使兩者能準確地用于防血栓壓力循環裝置中，該測試系統推廣和應用前景良好。
引言
深靜脈血栓形成(deep venous thrombosis，DVT)是臨床常見的疾病，尤其是下肢DVT[1]。DVT可威脅患者的生命，其后遺癥也嚴重影響患者的工作能力，甚至致殘。針對DVT的形成機制，本項目組開發了一套防血栓壓力循環系統，其基本原理是利用繼電器的開關動作控制電磁閥的切換，為與設備聯接的氣囊間歇性供氣，使包裹在氣囊內的下肢和足底靜脈受壓，從而增加靜脈回流，減少血液淤滯，達到預防和治療下肢深靜脈栓塞的效果[2-4]。作為系統的核心執行部件，繼電器、電磁閥的性能指標，如動作時間和耐疲勞性等，將直接影響到治療效果甚至是患者的安全。因此，需對繼電器和電磁閥的相關性能進行檢測。
目前，測試繼電器和電磁閥的各種裝置都是單獨測試一個器件的，尚未見到能同時測試上述兩個器件的設備，且傳統的測試方法多采用分立的指針式儀表，致使工作強度大，效率低，采用的儀表多，人為誤差大，無法保證精度[5-7]。
基于上述分析，本文開發了以計算機為控制核心，通過數據采集與虛擬儀器技術，實現對繼電器和電磁閥的動作時間及疲勞性能進行測試的系統。該系統可自動完成測試過程，測試結果除界面顯示外，還具備數據存貯和查詢等功能。通過多次實驗測量，分析了人機交互測試系統對繼電器、電磁閥動作時間和疲勞試驗的測定過程及結果。
1 測試系統結構
本文開發的測試系統結構框圖如圖 1所示。
圖1
測試系統結構圖
Figure1.
Structured flowchart of testing system
所開發的測試系統由三部分組成：①氣源與管路系統：氣源包括氣泵電機、電源等裝置，管路系統采用三通接頭將電磁閥與主氣路、儲氣瓶相連接；②傳感器與繼電器反饋系統：氣體壓力傳感器通過電磁閥連接主氣路；繼電器通過自行設計的電路與電磁閥連接；③數據采集與顯示系統：由主控模塊、數據采集模塊、信號調理模塊、電源模塊和人機交互模塊五部分組成。主控模塊為設備的控制核心，包含上位機PC等；數據采集模塊由高速數據采集卡組成；信號調理模塊具有信號隔離、濾波的功能；電源模塊可為測試系統提供110 V和220 V兩種交流電，同時為內部電路和器件提供適合的直流電；人機交互模塊通過USB接口連接PC機、顯示器和鍵盤，以實現簡單易行的操作。
2 測試系統硬件模塊設計
2.1 繼電器測試模塊
本文根據繼電器性能測試的相關國家標準[8]，設計了繼電器測試模塊，其原理如圖 2所示，數據采集系統用于實現上位機PC與測控電路板的通信接口，并完成對測控電路板輸出數字量和模擬量的測量功能。
圖2
繼電器測試模塊原理圖
Figure2.
Testing principle of the relay
由于存在多種不同工作電壓的電磁閥，為使測試系統具有良好的通用性，在電路設計中引入R1和R2兩個電阻進行分壓(R1=5.1 kΩ，R2=10 kΩ)，以符合采集卡采集電壓信號的范圍。測試時，上位機PC發出控制信號，并記錄其時間t1，采集卡D0端輸出TTL高電平+5 V電壓，加載在繼電器線圈兩端，使繼電器開關閉合，從而為電磁閥提供工作電壓。A1端采集到A、B兩點間的電壓UAB為：
| $ {{U}_{AB}}\text{=}\left(\frac{{{U}_{+}}-{{U}_{-}}}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}} \right)\text{ }\!\!\times\!\!\text{ }R\text{1+}{{U}_{-}} $ |
PC記錄下采集到UAB的時間為t2，從而可計算出繼電器的響應時間T0為：
| $ {{T}_{0}}={{t}_{2}}-{{t}_{1}} $ |
實際上，繼電器的響應時間是指繼電器吸合動作的時間，而T0中含有其它延時時間，包括PC的控制信號經數據采集系統傳到繼電器的時間、測控軟件的響應時間、采集系統采集信號的時間、數據傳回PC的時間等，但考慮到這些延時時間基本是微秒級，有的甚至是納秒級的，對測試精度是0.1 ms的響應時間影響不大，故忽略不計。
2.2 電磁閥測試模塊
電磁閥動作時間的測試方法主要有直接法和間接法兩種。直接測試法是通過位移傳感器直接檢測運動部件的位移特性，但該方法存在缺點，如接觸式傳感元件會增加運動部件的質量，影響結果的準確性，而非接觸式傳感元件的價格昂貴，針對不同的電磁閥需專門設計方案，不具備通用性。間接測試法多通過測試閥控腔壓力變化來獲取運動部件的動態特性，通用性較強[9]。
本測試系統采用間接測試法，以測試兩位三通電磁閥為例，測試原理如圖 3所示。測試時，驅動氣泵1，通入一定壓力的氣體，待氣體穩定時，上位機PC發出控制信號，使電磁閥導通，氣體壓力傳感器9即可通過三通接頭7與主氣路相通，實現主氣路氣壓的測試。根據相關標準[10-12]，從繼電器開關閉合，到傳感器9測得的壓力達到預定壓力值所用的時間，計為電磁閥開啟階段的切換時間，測試系統提供主氣路壓力值的85%和90%兩種不同的預定值供選擇。同理，停止控制信號，電磁閥開始閉合，從繼電器開關斷開，到傳感器9測得壓力達到主氣路壓力值的15%或10%所用的時間，計為閉合階段切換時間。
圖3
電磁閥測試模塊原理圖
1:氣泵；2:安全閥；3、5、7:三通接頭；4:單向閥；6:氣體壓力表；8:電磁閥；9:氣體壓力傳感器；10:儲氣瓶
Figure3. Testing principle of the solenoid valve1: air pump; 2: safety valve; 3, 5, 7: union tee; 4: check valve; 6: pressure gauge; 8: solenoid valve; 9: pressure sensor; 10: gas bomb
2.3 疲勞測試模塊
繼電器的疲勞性能是指繼電器能夠正常開關動作的次數，電磁閥的疲勞性能是指電磁閥能夠正常換向的次數。傳統疲勞特性測試方法多采用手動測試、人工讀表等落后方式，分立元件較多，誤差偏大，且操作人員的勞動強度大，測試效率低[13-14]。
由于疲勞特性的測試要進行上萬次至幾十萬次的動作實驗，故本文設計了基于人機交互的測試模塊，其測試原理如圖 4所示。用戶操作測試系統軟件發出循環控制信號，通過數據采集裝置和信號調理裝置，驅動繼電器和電磁閥按照設定的動作頻率和動作次數反復動作，經過設定次數的動作后再進行繼電器動作響應時間和電磁閥切換時間的測量，直至所測量的值超出所允許范圍，記錄測量的次數即為疲勞壽命參數[15]。
圖4
疲勞測試模塊原理圖
Figure4.
Fatigue testing principle
3 測試系統軟件設計
在測試過程中，由于各種因素的干擾會影響信號測量值的準確性，故需對采集的信號進行數據處理。考慮到測試系統存在工頻干擾和隨機噪聲干擾，為了在時域內達到較好的濾波效果，最大限度地減少干擾，系統采用中位值濾波法和算術平均濾波法的復合濾波法，對采樣信號進行濾波。中位值濾波法是將某一參數連續采樣N次(N通常是奇數)，然后把N次采樣值按從小到大排列，再取中間值作為本次采樣值。算術平均濾波法是指在第k次采樣周期中，連續采集m次采樣值，并取其算術平均值，作為第k次采樣周期的采樣值，即：
| $ \bar{y}\left(k \right)=\frac{1}{m}\sum\limits_{i=1}^{m}{y\left(i \right)} $ |
本系統先采樣3次取中間值作為一次采樣結果，然后連續取4次這樣的采樣結果，再求其算術平均值，作為本次的采樣結果，故一個采樣結果共需12次采樣。
本文基于Windows操作平臺，利用美國NI公司的圖形化編程軟件LabVIEW，開發了測試系統軟件。采用模塊化編程思想，將軟件分為參數設置模塊、控制模塊、數據采集和處理模塊、實時顯示模塊和數據管理模塊等，其主要功能包括：①可設置測試參數并錄入測試項目的相關信息；②發送指令控制測試過程的通斷；③對測試過程中的數據進行采集和處理；④對數據進行智能計算，自動給出測試結論并顯示；⑤提供歷史數據查詢功能，為產品性能對比提供依據。測試軟件的多參數顯示界面如圖 5所示。圖中，左上方顯示繼電器、電磁閥動作時間的參數，測試次數可設置，并有狀態指示燈指示被測器件是否正常；左下方是疲勞測試參數，同樣可以設置測試次數，數值框顯示已完成測試的次數，狀態指示燈根據測試結果顯示器件是否正常；利用右側操作按鈕可方便地控制整個測試過程，所有測試結果均可輸出、存儲或查詢(見圖 6)。
圖5
多參數顯示界面
Figure5.
Multi-parameter display interface
圖6
測試結果
Figure6.
Testing results
4 實驗結果與分析
本文對防血栓壓力循環裝置中的天波繼電器HJR-3FF-S-Z、思科康電磁閥SC0726G和科際電磁閥KSV2WG進行了測試。測試系統設置2個采樣通道，采樣速率為10 kHz。設定繼電器通電的響應時間為圖 2中A、B兩端間電壓從0 V上升到3 V所用的時間，斷電的響應時間為3 V下降到0 V所用的時間；設定電磁閥開啟階段的切換時間為從繼電器閉合到電磁閥出氣口壓力達到預定值90%所用的時間，閉合階段的切換時間為從繼電器斷開到電磁閥出氣口壓力達到預定值10%所用的時間。
本文對測試軟件采集處理過的數據進行提取，并利用Origin軟件生成了繼電器與電磁閥的響應時間曲線圖。其中，繼電器HJR-3FF-S-Z與電磁閥SC0726G的采樣曲線如圖 7及圖 8所示，根據圖中的數據，可獲得繼電器通電的響應時間為1.90 ms，斷電的響應時間為2.00 ms。另外，從圖中可以看出，繼電器閉合或斷開后，電磁閥的動作都存在一個滯后延時，經計算，開啟階段電磁閥的延時時間為3.13 ms，實際動作時間為4.22 ms，故電磁閥SC0726G開啟階段總的切換時間為7.35 ms；閉合階段的延時時間為3.92 ms，實際動作時間為5.35 ms，故閉合階段總的切換時間為9.27 ms。
圖7
采樣曲線1
Figure7.
No.1 sampling curve
圖8
采樣曲線2
Figure8.
No.2 sampling curve
繼電器HJR-3FF-S-Z與電磁閥KSV2WG的采樣曲線如圖 9及圖 10所示，經計算，繼電器通電的響應時間為1.90 ms，斷電的響應時間為2.00 ms。電磁閥開啟階段總的切換時間為11.18 ms，閉合階段總的切換時間為12.97 ms。
圖9
采樣曲線3
Figure9.
No.3 sampling curve
圖10
采樣曲線4
Figure10.
No.4 sampling curve
為了分析測試次數對動作時間的影響，本文對電磁閥SC0726G的切換時間分別進行了5、10、20次各5組實驗，并計算出其平均值x、標準偏差s以及變異系數c.v，實驗結果如表 1所示。
通過表 1可以看出，隨著測試次數的增加，測試結果的精度得以提高。10次與20次的平均值相同，且10次的變異系數比5次的變異系數低56%，而與20次的變異系數較為接近。故綜合考慮測試效率和測試準確性，一般測試次數選取10次即可。
表1
不同測試次數下電磁閥的切換時間(ms)
Table1.
Switching time of solenoid valve with different testing cycles (ms)
另外，本文還對繼電器HJR-3FF-S-Z與電磁閥SC0726G組成的系統進行了疲勞測試，在經過1萬次的循環測試后，測得繼電器的響應時間為2.50 ms，電磁閥的切換時間為8.23 ms，并沒有超出生產商提供的標準參數(繼電器HJR-3FF-S-Z的響應時間≤5 ms，電磁閥SC0726G的切換時間≤10 ms)。通過對上述兩組繼電器與電磁閥組成的系統進行的測試，表明本文所開發的測試系統具有通用性和可靠性。
5 結論
為了確保防血栓壓力循環裝置的治療效果和患者安全，本文針對防血栓壓力循環裝置的核心執行部件——繼電器和電磁閥，開發了一套人機交互式智能測試系統，對繼電器、電磁閥動作響應時間和疲勞性能進行檢測。該系統為多參數顯示，人機交互界面良好，便于操作。為了驗證系統的可靠性，對兩組繼電器和電磁閥組成的系統進行了實驗測定，采用高速采集卡進行數據采集，并利用中位值濾波法和算術平均濾波法的復合濾波法，對采樣信號進行濾波處理，測定結果符合設計要求，表明本測試系統可方便高效地完成對繼電器、電磁閥動作響應時間和疲勞性能的測試，使兩者能準確地用于防血栓壓力循環裝置中，該測試系統推廣和應用前景良好。
