1、引言

电磁阀是一种以电磁控制的元件，主要作用为控制流体的自动化，相当于一种执行元件，可用来控制液压以及气动等等。电子坐便器中的进水电磁阀主要用于控制进水的流量、速度等方面。电子坐便器中的进水电磁阀一般分为两种，一种为直流电磁阀，其阻值相对较小，一般在几十欧至上百欧的范围；另一种为交流电磁阀，其阻值相对较大，其阻值一般为几千欧。由于在电子坐便器以功率运行一个清洗周期的过程中，进水电磁阀会产生大量的热，这样可能会导致由于绝缘失效而产生的水路失控和电击危险，这样会对产品的使用者造成生命威胁，因此进水电磁阀的温升检测工作也就成为了电子坐便器安全考核指标中的一项重要考核项目，在GB4706.1-2005，GB 4706.53-2008等标准中对该项目考核都有明确的指标规定，标准中要求测量绕组达到稳态时其所对应的温升，并对温升有严格的限值要求。

本文将以实际产品的检测实例来介绍有关电子坐便器中进水电磁阀阻值法测量温升的操作步骤及数据处理方法。

2、电阻法测量温升存在的问题

通常检测方式是以功率运行电子坐便器，运行时间为一个周期或2分钟（取两者较小的时间），结束运行后断电测量电阻值，这样虽然检测得出的电阻值会升高，但是由于断电再加测量的手动操作时间会产生一定的延时效应，这样测量的电阻值已经不是断电瞬时的电阻值，而标准中规定要测断电瞬时的电阻值，所以常规测试电阻方法得到的结果不符合标准要求，断电后手动测量获得的结果与断电瞬间测量的结果存在差异，因为电磁阀绕组在刚断电瞬间下降速度是快的，并随着时间的增长，下降速度逐渐放缓，所以在手动测量时已经是下降后的结果。GB 4706.1-2005指出，可以测量断电后一段时间的阻值随时间的变化情况，然后再反推断电瞬时的阻值。本文将具体探讨这种测量方式。

3、引入修正电阻法测量进水电磁阀绕组温升

由于常规的电阻法测量绕组温升的性无法保证，故需引用修正电阻法，通过测量一段时间内的阻值来反推初始阻值，从而解决测量性的问题，下面具体介绍下该方法的测量步骤。以测量直流电磁阀绕组温升为例，把测试样机放在23℃±2℃的试验温度下，进水水压0.2Mpa±0.02Mpa，进水水温15℃±2℃的进水环境下，并且保持试验室无强制对流。检测设备为Fluke2638A多功能数据记录仪。

然后具体试验操作如下：

（1）将样机连接到水源，保证样机可以正常运行，且无进水渗漏。

（2）连接相关输入输出导线，以及测试负载相关设备等。

（3）用Fluke记录仪读出样机进水电磁阀的冷态阻值R1，记录当时环境温度t1。

（4）将Fluke记录仪的测试表笔断开，将电子坐便器通电，以功率运行一个清洗周期或2分钟，结束运行后断开电源，并记录断电时的环境温度t2。

（5）接通Fluke记录仪的测试表笔，将测试表笔固定于电磁阀的测点处，开始读数记录阻值，将记录数值以excel形式打开，以每隔5s取记录点的方式取5次记录点（也可以取更多的记录点），然后用曲线拟合出断电时的瞬时阻值R2。

（6）本次试验所取记录值见表1（数据保留到小数点后两位）。



4、试验数据的处理

由于测试得出的阻值均为分散的散点数值，为了得到初始阻值需把散点数值进行拟合，从而得出对应的函数来计算出初始阻值。下面将具体介绍应用四种散点数据的拟合方法，通过对比分析找到拟合的方法，从而确保初始阻值的度。

把表1中数据用曲线拟合，拟合方式选取多项式拟合的方式，取拟合曲线与y轴的交点，即x=0时对应的电阻值作为断电瞬间的阻值，拟合曲线如图1。

图1 多项式拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线

把测量值代入到计算公式中算出电磁阀的绕组温升。


本次试验的测试数据见表2。


把表格2中实际测量值代入到上面的公式中进行计算，得到终的温升结果Δt=29.3K。

把表1中的数据进行拟合，拟合方式选取指数拟合的方式，这样可以得到一条拟合曲线，具体见图2。

图2 指数拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线

用指数拟合得到的检验参数R2=0.9948，而多项式拟合得到的检验参数R2=0.9988，可见指数拟合的效果不如多项式拟合，多项式拟合更接近实际情况。

下面再来验证线性拟合，把表1中的数据用线性拟合的方式进行拟合，可得拟合曲线如图3。

图3 线性拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线

用线性拟合得到的检验参数R2=0.9946，同样小于多项式拟合的检验参数，故线性拟合的效果也不如多项式拟合接近实际情况。

考虑幂函数拟合的验证方式，把表1中的数据用幂函数拟合可得图4拟合曲线。

图4 幂函数拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线

用幂函数拟合得到的检验参数R2=0.9705，小于多项式拟合的检验参数，故幂函数拟合不如多项式拟合更接近实际情况。

综上所述，利用多项式函数进行拟合所得到的拟合，因此电子坐便器中进水电磁阀绕组随时间变化规律是符合多项式函数变化规律的，下面再以四组试验数据具体验证此结论。四组试验数据均在22.0℃的环境温度下，进水水压0.2Mpa，进水水温15.2℃的进水环境下，并且无强制对流的条件下测得，测试设备为Fluke2638A多功能数据记录仪，检测依据标准为GB4706.1-2005，GB 4706.53-2008。


四组试验数据分别见表3～表6，将四组数据分别用多项式拟合后得到图5～图8曲线。

图5 组数据拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线
图6 第二组数据拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线图7 第三组数据拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线

图8 第四组数据拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线

综上所述，电子坐便器中直流进水电磁阀绕组随时间变化曲线经多项式拟合后，检验参数R2均在99%以上，故认为电子坐便器中直流电磁阀绕组随时间变化趋势符合多项式函数。而电子坐便器中交流电磁阀同样适用于此规律。下面用一组交流电磁阀数据进行验证。

同样选取5个记录点，时间间隔为5s，列出实验数据见表7。

图9 交流电磁阀数据拟合得到的电磁阀绕组-时间变化曲线

用多项式拟合后，得到图9曲线。如图9所示，拟合程度同样大于99%，所以电子坐便器中的进水电磁阀绕组随时间变化关系是符合多项式函数关系的。

5、结论

在测试技术逐渐成熟的当今时代，利用曲线拟合反推初始阻值的测试方法削减了直接测量法带来的误差，使得测量结果更加真实准确，同时也避免了人工读数时产生的误差影响，通过试验进行总结验证，在测量电子座便器的进水电测阀绕组时，为了更好地拟合出曲线，一般至少要测量五个记录点，并且相邻两个记录点测量的时间间隔不宜过长，一般间隔5～7秒的时间比较合适，并且从本文之前的验证可知，选取多项式拟合的方式是的曲线拟合方式，这样可以更为准确地测得电磁阀的绕组温升，该测量方法在验证电磁阀绕组温升时更加可靠，因此该测量方法是具有意义的。

参考文献

[1] GB 4706.1-2005，家用和类似用途电器的安全 第1部分：通用要求[S].

[2] GB 4706.53-2008，家用和类似用途电器的安全 坐便器的特殊要求[S].

[3] 秦燕. 浅谈电器温升在线测试的几种方法[J]. 煤矿安全，2006.12:42-44.