CN101451856B - 有源磁悬浮轴向性能测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有源磁悬浮轴向性能测试仪，包括基座组件、悬板组件、中板组件及传感器、力矩器，基座组件为四柱框架式结构，悬板组件以弹性悬挂方式安装在框架内，中板组件弹性支撑在基座组件的基板上，传感器及力矩器安装在基座组件基板的安装支架上。本磁悬浮轴向性能测试仪能够实现力的测量，测量精度优于0.5％，能够实现位移测量，测量精度优于±0.001mm。本发明能够实现位置信号电压的测量，进而实现轴向磁悬浮性能参数的测定，如工作电容C0的确定，现品质因数Q的测定及磁悬浮三心(几何中心、力中心、信号中心)偏离量的测定。

Description

有源磁悬浮轴向性能测试仪

技术领域

本发明属于磁悬浮轴向性能测试仪领域，特别涉及一种可以测量力、位移以及位置信号电压的有源磁悬浮轴向性能测试仪。

背景技术

在惯性仪表中，尤其是在液浮惯性仪表中，为了减小输出轴上的摩擦力矩、提高定中精度以提高仪表绕输出轴的抗干扰能力，需要采用支承定中技术来保证，常用的支承定中方式有磁悬浮与电悬浮。磁悬浮不但可以消除输出轴上的机械接触摩擦、提高定心精度，还可以提供支承系统的监测信号，准确地判断仪表的实际工作状况，并且具有结构简单、体积小、无需润滑及参数可调整的优点，因此在液浮惯性仪表中得到了较为广泛的应用。

磁悬浮支承系统可以分为无源磁悬浮支承与有源磁悬浮支承，无源磁悬浮支承是通过调整激磁电路本身的参数，利用激磁电路谐振特性对电流的调整作用以产生不平衡拉力使被控对象定中；有源磁悬浮支承是采用伺服回路的方法，利用测得的被控对象的位置信号经过处理后去控制磁拉力的变化。相对于无源磁悬浮支承而言，有源磁悬浮支承的突出优点是支承刚度更大、定中速度更快，从而提高了定中精度。

有源磁悬浮支承能否在惯性仪表中成功应用以取得预期效果，关键环节之一就是在磁悬浮元件装表前对各项性能参数进行准确的测定，为装表提供可靠的依据；尤其是轴向磁悬浮，在惯性仪表中需要配对使用，因此，在装表前模拟工作状态配对使用进行性能参数的测定，既是研制高精度惯性仪表的需要，也是批量化生产的必然要求。但截止目前，还没有发现专用的有源磁悬浮轴向性能测试仪设备。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种测量惯性仪表的有源磁悬浮轴向性能测试仪，本测试仪便于操作，测量精度较高，是研制高精度惯性仪表不可缺少的一种测试设备，所测得的性能参数是磁悬浮元件装入惯性仪表的主要依据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种有源磁悬浮轴向性能测试仪，包括基座组件、悬板组件、中板组件及传感器、力矩器，基座组件为四柱框架式结构，悬板组件以弹性悬挂方式安装在框架内，中板组件弹性支撑在基座组件的基板上，传感器及力矩器安装在基座组件基板的安装支架上。

而且，所述基座组件由基板、四根立柱、顶板所构成的四柱支架，四根立柱对称螺纹连接固定在基板上，在四根立柱的顶部螺纹连接固定顶板，在基板的两端对称固装两个安装支架。

而且，所述悬板组件通过基座组件的两侧立柱之间分别对称安装的两个悬片弹性安装在顶板上，两侧立柱之间均对称安装两个悬片，所有四个悬片的一端均固定在顶板上，其下端共同固定在一平行的悬板上。

而且，所述悬板组件包括两个V型板及两个由同轴并间隙配合的内筒及外筒构成的上阻尼器、安装在悬板下面的一个由内箱及外箱构成的下阻尼器，两个V型板对称并螺纹连接固定于悬板的两侧面，上阻尼器的两筒之间充有阻尼油，上阻尼器的内筒部分螺纹连接固定于顶板上，外筒部分螺纹连接固定于悬板上；下阻尼器的内箱部分螺纹连接固定于悬板上，外箱部分直接通过螺纹连接固定于基板上，下阻尼器的两箱之间充有阻尼油。

而且，所述中板组件包括平行框架结构的中板、位移给定装置、定子测试夹具、定子座，中板组件通过四根片簧，弹性固定支承在基板上，定子夹头通过螺纹紧固在定子座的一端，定子座通过螺钉压块对称的压紧固定在中板上，位移给定螺杆的一端紧固位移给定手轮，穿过定子座端部相应的螺孔，另一端紧固在中板的内侧。

而且，所述力矩器的定子螺钉紧固在基板端部的安装支架上，其动子紧固在V型板下部相应的安装孔内；传感器包括回路传感器和位移传感器，其中回路传感器的定子紧固在基板相应的螺孔内，其动子紧固在V型板下部相应的安装孔内；位移传感器的定子螺纹紧固在中板底部，动子紧固在在基板端部的安装支架上。

本发明的优点和积极效果是：

1.本磁悬浮轴向性能测试仪能够实现力的测量，测量精度优于0.5％。

2.本磁悬浮轴向性能测试仪能够实现位移测量，测量精度优于±0.001mm。

3.本磁悬浮轴向性能测试仪能够实现位置信号电压的测量，进而实现轴向磁悬浮性能参数的测定，如工作电容C0的确定，品质因数Q的测定及磁悬浮三心(几何中心、力中心、信号中心)偏离量的测定。

附图说明

图1为本发明主体结构俯视图；

图2为图1的A-A向截面剖视图；

图3为本发明主体结构左视图；

图4为本发明悬板组件结构示意图(省略下阻尼器)；

图5为图4的左视图；

图6为本发明中板组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图、通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种有源磁悬浮轴向性能测试仪，其总体结构包括基座组件、悬板组件、中板组件及传感器、力矩器。基座组件为四柱框架式结构，悬板组件以弹性悬挂方式安装在框架内，中板组件弹性支撑在基座组件的基板上，传感器及力矩器安装在基座组件基板的安装支架上，下面依据附图予以分别具体叙述：

1.基座组件，参见图1、图2，图3。

基座组件是整个测试仪的框架，由基板2、四根立柱22、顶板4所构成的四柱支架，四根立柱对称螺纹连接固定在基板上，在四根立柱的顶部螺纹连接固定顶板(顶板主要用于固定悬板组件)，在基板的两端对称固装两个安装支架6组成(安装支架主要用于安装固定力矩器定子与回路传感器定子)。

2.悬板组件，参见图4、图5。

悬板组件通过两侧立柱之间分别对称安装的两个悬片23弹性安装在顶板上，两侧立柱之间均对称安装两个悬片，所有四个悬片的一端均固定在顶板上，该四个悬片的下端共同固定在一平行的悬板17上。悬板组件还包括安装两个悬片位置的两个V型板24及两个上阻尼器(由同轴并间隙配合的内筒11及外筒10构成)、安装在悬板下面的一个下阻尼器(由内箱19及外箱20构成)。两个V型板对称并螺纹连接固定于悬板的两侧面，(V型板的V型槽用来支承动子夹具8，该动子与测试仪无固联约束关系；V型板下侧螺纹连接固定有回路传感器16的动子和力矩器21的动子)；上阻尼器的两筒之间充有阻尼油，上阻尼器的内筒部分通过连接杆9螺纹连接固定于顶板上，外筒部分的连接杆25螺纹连接固定于悬板上；下阻尼器的内箱部分连接杆18螺纹连接固定于悬板上，外箱部分直接通过螺纹连接固定于基板上，下阻尼器的两箱之间也充有阻尼油。

悬板组件的通过弹片悬挂安装在顶板上，并通过上、下阻尼器进行弹性摆动的阻尼。

3.中板组件，参见图1、图2、图3及图6。

中板组件主要包括平行框架结构的中板14、位移给定装置(包括位移给定手轮7、位移给定螺杆13)、定子测试夹具5(包括定子夹头、定子座12)。中板组件通过四根片簧3弹性固定支承在基板上，片簧的下端利用螺钉紧固在基板上，另一端采用螺钉紧固在中板上。定子夹头通过螺纹紧固在定子座的一端，定子座通过螺钉压块对称的压紧固定在中板上。位移给定螺杆的一端紧固位移给定手轮，穿过定子座端部相应的螺孔，另一端紧固在中板的内侧。

图1中，左端零件1为调零手轮(位于位移给定手轮下方)，调零手轮与其下方的拉紧弹簧构成整个测试仪的调零系统，用于调整测试仪的机械零位；调零系统在正常测试磁悬浮元件工作时不使用，仅在测试仪正式投入使用前调整用。

4.传感器、力矩器

力矩器的定子螺钉紧固在基板端部的安装支架上，其动子紧固在V型板下部相应的安装孔内；回路传感器的定子紧固在基板相应的螺孔内，其动子紧固在V型板下部相应的安装孔内；位移传感器15的定子螺纹紧固在中板底部，动子紧固在在基板端部的安装支架上。

本发明的工作原理是：

悬板组件由悬片弹性悬挂联接在顶板上，中板组件由片簧弹性支承联接在基板上。这种弹性联接在垂直两个方向上的刚度比很大，使得该联接只能沿小刚度的工作轴Z轴方向移动。当移动小位移量时，该支承结构使得移动接近于直线平动，运动精度较高；并且，该结构无磨损无摩擦，结构简单，具有良好的可操作性。

测试仪的关键组件之一是悬板组件，工作时，悬板组件处于浮动状态，可由力反馈回路产生的拉力实现轴向定位，它在功能上实现了惯性仪表浮子组件的悬浮特性。

测试仪的另一关键组件是中板组件，它在功能上不但实现了被测磁悬浮定子的位移给定与位移检测及显示功能，还实现了被测磁悬浮定子的安装固定与调整功能。工作时，旋转位移给定手轮，带动螺杆旋转，螺杆将旋转转变为推动挡板的平动，带动中板平动，进而给出被测磁悬浮定子沿工作轴Z轴方向的位移，该位移由位移传感器敏感。

支承基座组件安装在放置于防震基座的大理石板上，为测试仪的各个组件提供了固定及支承的平台。

Claims (1)

1.一种有源磁悬浮轴向性能测试仪，其特征在于：包括基座组件、悬板组件、中板组件及传感器、力矩器，基座组件为四柱框架式结构，悬板组件以弹性悬挂方式安装在框架内，中板组件弹性支撑在基座组件的基板上，传感器及力矩器安装在基座组件基板的安装支架上；

所述基座组件由基板、四根立柱、顶板所构成的四柱支架，四根立柱对称螺纹连接固定在基板上，在四根立柱的顶部螺纹连接固定顶板，在基板的两端对称固装两个安装支架；

所述悬板组件通过基座组件的两侧立柱之间分别对称安装的两个悬片弹性安装在顶板上，两侧立柱之间均对称安装两个悬片，所有四个悬片的一端均固定在顶板上，其下端共同固定在一平行的悬板上；

所述悬板组件包括两个V型板及两个由同轴并间隙配合的内筒及外筒构成的上阻尼器、安装在悬板下面的一个由内箱及外箱构成的下阻尼器，两个V型板对称并螺纹连接固定于悬板的两侧面，上阻尼器的两筒之间充有阻尼油，上阻尼器的内筒部分螺纹连接固定于顶板上，外筒部分螺纹连接固定于悬板上；下阻尼器的内箱部分螺纹连接固定于悬板上，外箱部分直接通过螺纹连接固定于基板上，下阻尼器的两箱之间充有阻尼油；

所述中板组件包括平行框架结构的中板、位移给定装置、定子测试夹具、定子座，中板组件通过四根片簧，弹性固定支承在基板上，定子夹头通过螺纹紧固在定子座的一端，定子座通过螺钉压块对称的压紧固定在中板上，位移给定螺杆的一端紧固位移给定手轮，穿过定子座端部相应的螺孔，另一端紧固在中板的内侧；

所述力矩器的定子螺钉紧固在基板端部的安装支架上，其动子紧固在V型板下部相应的安装孔内；传感器包括回路传感器和位移传感器，其中回路传感器的定子紧固在基板相应的螺孔内，其动子紧固在V型板下部相应的安装孔内；位移传感器的定子螺纹紧固在中板底部，动子紧固在在基板端部的安装支架上。

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