专利名称：智能驱动器性能测试实验台的利记博彩app
技术领域：
本发明属于智能材料性能测试技术，涉及对智能驱动器性能的测试方法的研咒。
背景技术：
智能材料是二十世纪90年代迅速发展起来的一类新型复合材料。智能材 料目前还没有统一的定义，不过,现有的智能材料的多种定义仍然是大同小异。 大体来说，智能材料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进 行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。智能 材料与智能结构有着巨大的潜在的应用前景，其发展将推动和带动许多方面的 技术进步。具体来说智能材料需具备以下内涵(l)具有感知功能，能够检测并 且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电、光、热、应力、应变、化学、 核辐射等；(2)具有驱动功能，能够响应外界变化；(3)能够按照设定的方式选 择和控制响应；(4)反应比较灵敏、及时和恰当；(5)当外部刺激消除后，能够 迅速恢复到原始状态。目前的智能材料主要有压电材料、超磁致伸缩材料、形 状记忆合金(SMA)、电流变液等。用智能材料做成的智能驱动器应用非常广泛。 如压电陶瓷驱动器，由于压电陶瓷具有把电能转变为机械能的能力，因此当应 用系统通电给压电陶瓷时，使压电材料的自发偶极矩发生变化，从而使材料的 尺寸发生改变，压电陶瓷驱动器是指利用压电元件的逆压电效应，将电能转换 为机械能的新型驱动装置。由于其具有单位体积输出能量大、结构紧凑、形式 多样、无电磁干扰、可控性好等特点，在机器人的动作器、精密机械、微小机 械的驱动机构应用方面受到广泛重视。据报道，由88层的压电陶资片做成的驱 动器可在20ms内产生50lam的位移，响应速度之快是其它材料所无法比拟的， 是高精度、高速驱动器所必须的材料，已应用在各种跟踪系统、自适应光学系 统、机器人微定位器、磁头、喷墨打印机和扬声器等。另外利用压电陶乾做成 的压电马达具有低转速、高转矩，不受磁干扰也不产生/f兹干扰，效率可以达到 50%。并且压电马达小型轻便、结构简单、响应速度快、易控制。目前已成功应 用到扫描隧道显微镜的送样系统中。并且已经有了采用行波马达调焦的相机和 应用驻波马达驱动的手表及压电流体泵等产品问世，显示了较好的应用前景。然而基于这些智能材料的驱动器，如压电陶瓷驱动器，其输出的位移在微米级 别，而且是高精度、高频响的，要研究它们的特性， 一般的实验台是不能满足
要求的；要很好地利用这些智能驱动器，就必须弄清楚它们的特性(位移特性、 负载特性、频响特性)，于是就需要一个微位移智能驱动器的性能测试实验台来 测试它们的特性，而目前，国内外并没有该类型的实^r台；为此，我们开发了 智能驱动器性能测试实验台。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能驱动器性能测试实验台，使它能够被用来 测试基于智能材料驱动器的性能(位移特性、负载特性、频响特性)。
本发明的技术方案是该智能驱动器性能测试实验台主要是由骨架系统(由基 座、左右导轨、位移传感器底板、丝杠座底板等构成)，施力系统(由手柄、梯 形丝杠座、梯形丝杠、球铰套、球铰座底板、压电力作动器、测力桥、桥底板、 直线轴承、蝶形弹簧座、蝶形弹簧、轮辐式力传感器等构成)，微位移测试系统 (由位移传感器套、位移传感器套盖、位移传感器等构成)三大系统组成。其 中骨架系统是该实验台的基本支撑部分，用于支撑施力系统、微位移测试系统 和被测智能驱动器；施力系统可以为被测智能驱动器施加各种力，用以测试被 测智能驱动器的负载特性；微位移测试系统用于测试被测智能驱动器的输出位 移(在自由状态或负载状态)。其施力系统中，压电力作动器位置的调节是通过 梯形丝杠来调节的，可以准确地定位压电力作动器的位置，这对樣t位移驱动器 的施力非常重要；另外调节好压电力作动器位置后，可以通过上下锁紧螺母锁 死梯形丝杠和柠紧球铰座底板两端的螺栓来固定好压电力作动器，避免向被测 智能驱动器施力时压电力作动器本身的移动而使控制失控。其施力系统中，压 电力作动器输出的力是通过测力桥传递给被测智能驱动器的，这是一个非常巧 妙的机构，很好地解决了在被测智能驱动器一端同时安装测力传感器和测微位 移传感器的难题。其施力系统中，蝶形弹簧座也是一个非常巧妙的机械结构， 由于被测智能驱动器的长度不一样，故需要经常来调整蝶形弹簧的位置；用单 纯带有缺口的圆环蝶形弹簧座来固定蝶形弹簧，其圆环蝶形弹簧座和导轨之间 的配合精度没法保证，这对智能驱动器的微位移测试非常不利；用单纯带有螺 紋孔的圆环蝶形弹簧座来固定蝶形弹簧，拧进螺紋孔的螺栓容易划伤导轨，时 间长了也影响圓环蝶形弹簧座和导轨之间的配合精度；故本发明提出的蝶形弹 簧座可以很好地解决这两个问题，是一个非常巧妙的机械结构。本发明的优点是填补了国内外微位移智能驱动器性能测试方面的空白，解决 了微位移智能驱动器性能测试方面的难题，为微位移智能驱动器性能测试提供 了一种很好的实验平台。其施力系统中，压电力作动器位置的调节是通过梯形 丝杠来调节的，可以准确地定位压电力作动器的位置，这对微位移驱动器的施 力非常重要；另外调节好压电力作动器位置后，可以通过上下锁紧螺母锁死梯 形丝杠和柠紧球铰座底板两端的螺栓来固定好压电力作动器，避免向被测智能 驱动器施力时压电力作动器本身的移动而使控制失控。其施力系统中，压电力 作动器输出的力是通过测力桥传递给被测智能驱动器的，这是一个非常巧妙的
机构，很好地解决了在被测智能驱动器一端同时安装测力传感器和测微位移传 感器的难题。其施力系统中，蝶形弹簧座也是一个非常巧妙的机械结构，由于 被测智能驱动器的长度不一样，故需要经常来调整蝶形弹簧的位置；用单纯带 有缺口的圆环蝶形弹簧座来固定蝶形弹簧，其圆环蝶形弹簧座和导轨之间的配 合精度没法保证，这对智能驱动器的微位移测试非常不利；用单纯带有螺紋孔 的圆环蝶形弹簧座来固定蝶形弹簧，柠进螺紋孔的螺栓容易划伤导轨，时间长 了也影响圆环蝶形弹簧座和导轨之间的配合精度；而本发明提出的蝶形弹簧座 可以很好地解决这两个问题。
图l是本发明"智能驱动器性能测试实验台
图2是本发明"智能驱动器性能测试实验台
图3是本发明"智能驱动器性能测试实验台
图4是本发明"智能驱动器性能测试实验台
图5是本发明"智能驱动器性能测试实验台
图6是发明的"蝶形弹簧座"的三维实体图
图7是发明的"蝶形弹簧座，，的标准三视图
图8是本发明"智能驱动器性能测试实验台
图9是本发明"智能驱动器性能测试实验台
在图2、 3、 4、 5中，1、 2是螺栓，3是基座，4是被测压电陶覺驱动器垫， 5是被测压电陶瓷驱动器套，6是垫圈，7、 8是螺母，9是^^辐式力传感器，10 是垫圏，ll是螺栓，12是螺母，13是垫圈，14是螺钉，15是垫圏，16螺母， 17是螺栓，18是测力桥，19是压电力作动器，20是螺栓，21是压电力作动器
的三维实体图。
的主^L图。
的左^L图。
的剖3见图。
的局部》文大#见图
工作原理简图。 实际实现原理简图套，22是球铰座底板，23是球铰套，24是丝杠座底板，25是垫圈，26是导轨， 27是垫圏，28是梯形螺母，29是手轮，30是螺母，31是手柄，32是螺栓，33 是蝶形弹簧座，34、 35是螺栓，36是蝶形弹簧座盖，37是被测压电陶瓷驱动器， 38是桥底板，39是直线轴承，40、 41是螺栓，42是位移传感器底板，43是位 移传感器，44、 45是螺栓，46是位移传感器套盖，47是垫圈，48是螺母，49 是螺栓，50是球铰套盖，51是螺栓，52是导轨端头螺母，53是螺母，54是螺 栓，55是梯形丝杠座，56是梯形丝杠，57是手轮防松垫圈，58是螺母，59是 垫圈，60是蝶形弹簧，61是球铰定位环，62是键，63是位移传感器套，64是 铜衬套。
具体实施例方式
下面对本发明做进一 步详细说明。
该智能驱动器性能测试实验台主要是由骨架系统，施力系统，微位移测试 系统三大系统组成。其中骨架系统是该实验台的基本支撑部分，用于支撑施力 系统、微位移测试系统和被测智能驱动器；施力系统可以为被测智能驱动器施 加各种力，用以测试被测智能驱动器的负载特性；微位移测试系统用于测试被
测智能驱动器的输出位移(在自由状态或负载状态)。
其中骨架系统主要包括基座3，用不锈钢制作，用于支撑整个实验台系统； 导轨26 (有两根同样的)，用不锈钢制作，其加工精度要求很高，为球铰座底板 22、蝶形弹簧座33、桥底板38、位移传感器底板42提供导向，和这些零件进 行高精度配合；位移传感器底板42,用不锈钢制作，可以在导轨26上移动，用 于支撑位移传感器43、位移传感器套63、位移传感器套盖46等；丝杠座底板 24，用不锈钢制作，用于支撑梯形丝杠座55、梯形丝杠56。
其中施力系统主要包括手柄29,用不锈钢制作，用于旋转梯形丝杠56; 梯形丝杠座55，用不锈钢制作，用于支撑梯形丝杠56;梯形丝杠56，用不锈钢 制作，通过球铰来调节球铰座底板22位置，从而达到调节压电力作动器19位 置的目的；球铰套23,用不锈钢制作，与梯形丝杠56的带球端一起形成球铰； 球铰座底板22,用不锈钢制作，用于支撑压电力作动器19;压电力作动器19 是智能材料，是压电陶瓷叠堆作动器，用来将电能转换为机械振动能产生各种 力，施加于被测智能驱动器(如被测压电陶瓷驱动器37)，研究被测驱动器的负 载特性；测力桥18，用不锈钢制作，用来将压电力作动器19输出的力传递给被 测智能驱动器(如被测压电陶瓷驱动器37);桥底板38，用不锈钢制作，用于支撑测力桥18;直线轴承39,提供导轨26和桥底板38之间的高精度滑动副，； 蝶形弹簧座33,用不锈钢制作，用于支撑蝶形弹簧60;蝶形弹簧60,用以抵消 测力桥18、桥底板38、轮辐式力传感器9等产生的多余外力；轮辐式力传感器 9,用于测试压电力作动器19施加与被测智能驱动器(如被测压电陶瓷驱动器 37)上的力。
其中微位移测试系统主要包括位移传感器套63，用不锈钢制作，用于支 撑位移传感器43;位移传感器套盖46,用不锈钢制作，用于固定位移传感器43; 位移传感器43,用于测试被测智能驱动器(如被测压电陶瓷驱动器37)输出的 位移(在自由状态或负载状态)。
下面详细介绍一下该智能驱动器性能测试实验台的工作原理图8是该智 能驱动器性能测试实验台的工作原理简图，从图中可以看出，压电陶瓷驱动电 路、压电力作动器19,轮辐式力传感器9、力传感器放大器和控制器构成闭环 组成施力系统的控制加载部分，用于向被测智能驱动器(如被测压电陶瓷驱动 器37)加载，以测试其负载特性；功率放大电路(如压电陶资驱动电路)、被测 智能驱动器(如被测压电陶瓷驱动器37)，位移传感器43、位移传感器放大器 和控制器构成闭环组成被测系统；通过该实验台不但可以测试智能驱动器(如 被测压电陶覺驱动器37)在无负载状态下的位移特性(如位移-电压曲线)，也 可以测试在施力系统施加力后有负载状态下的位移特性(如位移-电压曲线)， 还可以测试该智能驱动器频响特性(如高频特性)。图9是该智能驱动器性能测 试实验台的实际实现原理简图，从图中可以看出，施力系统的控制器和被测系 统的控制器是用同一个工控机来实现的，工控机与外界数据的交换是通过D/A、 A/D板卡来实现的；另外图9中的测电压传感器是用来测试实际加在智能(如被 测压电陶资驱动器37 )两端电压，用于和位移传感器43测试的位移数据一起绘 制"位移-电压，，曲线(说明测电压传感器只是针对压电陶瓷驱动器来配置的； 如果是超》兹致伸缩驱动器，则需要配置测电流传感器)。
权利要求
1、智能驱动器性能测试实验台，其硬件主要包括支撑系统(由基座、左右导轨、位移传感器底板、丝杠座底板等构成)、施力系统(由手柄、梯形丝杠座、梯形丝杠、球铰套、球铰座底板、压电力作动器、测力桥、桥底板、直线轴承、蝶形弹簧座、蝶形弹簧、轮辐式力传感器等构成)和微位移测试系统(由位移传感器套、位移传感器套盖、位移传感器等构成)，其特征在于其施力系统中，压电力作动器位置的调节是通过梯形丝杠来调节的，可以准确地定位压电力作动器的位置，这对微位移驱动器的施力非常重要；另外调节好压电力作动器位置后，可以通过上下锁紧螺母锁死梯形丝杠和拧紧球铰座底板两端的螺栓来固定好压电力作动器，避免向被测智能驱动器施力时压电力作动器本身的移动而使控制失控。其施力系统中，压电力作动器输出的力是通过测力桥传递给被测智能驱动器的，这是本发明的一个重要的机械结构，解决了在被测智能驱动器一端同时安装测力传感器和测微位移传感器的难题。其施力系统中，蝶形弹簧座也是本发明的一个重要的机械结构。由于被测智能驱动器的长度不一样，故需要经常来调整蝶形弹簧的位置；用单纯带有缺口的圆环蝶形弹簧座来固定蝶形弹簧，其圆环蝶形弹簧座和导轨之间的配合精度没法保证，这对智能驱动器的微位移测试非常不利；用单纯带有螺纹孔的圆环蝶形弹簧座来固定蝶形弹簧，拧进螺纹孔的螺栓容易划伤导轨，时间长了也影响圆环蝶形弹簧座和导轨之间的配合精度；故本发明提出的蝶形弹簧座可以解决这两个问题，是一个重要的机械结构。
全文摘要
本发明属于智能材料性能测试技术，涉及对智能驱动器性能的测试方法的研究。该智能驱动器性能测试实验台主要是由骨架系统(由基座、左右导轨、位移传感器底板、丝杠座底板等构成)，施力系统(由手柄、梯形丝杠座、梯形丝杠、球铰套、球铰座底板、压电力作动器、测力桥、桥底板、直线轴承、蝶形弹簧座、蝶形弹簧、轮辐式力传感器等构成)，微位移测试系统(由位移传感器套、位移传感器套盖、位移传感器等构成)三大系统组成。其中骨架系统是该实验台的基本支撑部分，用于支撑施力系统、微位移测试系统和被测智能驱动器；施力系统可以为被测智能驱动器施加各种力，用以测试被测智能驱动器的负载特性；微位移测试系统用于测试被测智能驱动器的输出位移(在自由状态或负载状态)。由于智能驱动器(主要有压电陶瓷驱动器、超磁致伸缩驱动器、形状记忆合金等)的位移小、精度高、频响高，一般实验台不能满足其性能测试的需要，所以我们开发了智能驱动器性能测试实验台，以满足各种智能驱动器性能测试的需要。该实验台为更好地研究各种智能驱动器的特性提供了实验平台。
文档编号G01M99/00GK101319967SQ20071010000
公开日2008年12月10日 申请日期2007年6月4日 优先权日2007年6月4日
发明者刘晓旭, 锋 曹, 焦宗夏, 郑俊麟 申请人:北京航空航天大学