CN102538954A - 基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检定低频振动监测仪器或传感器的测量准确性的基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法，所述基于直线电机的振动检定装置包括一用户交互模块、一控制器、一驱动器、一直线电机、一支撑平台、两长行程固定轨道、两运动导轨、一测试承载平台及一光栅尺编码器。本发明基于直线电机的振动检定装置借助直线电机、激光头及光栅尺的共同配合而可对受测振动监测仪器或传感器作振动检定，此外，本发明基于直线电机的振动检定装置不仅可以满足在低振动频率范围内进行，而且可确保振动测试的高精度和长行程的测试要求。

Description

基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法

技术领域

本发明涉及振动检定技术领域，尤其涉及一种基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法。

背景技术

现有机械振动检定装置主要以电磁式振动台、机械式振动台为主。电磁式振动台是目前的主流振动检定装置，它使用电磁力推动滑台产生振动，并通过光栅编码器或者激光干涉的方式来产生位置反馈信号，从而达到精确控制的目的，电磁式振动台的优点是频率可以做得很高，同时能较好地保证位置精度，主要的缺点是行程很短、频率不能太低、发热量很大，大型的电磁式振动台往往需要水冷散热，这样使得它不适合低频、大加速度的振动检定。机械式振动台则使用精密的驱动器带动电动机或者液压装置，推动滑台产生振动，反馈装置与电磁式振动台类似，它的优点是频率可以很低，负荷重量可以很大，行程较长，缺点是走位精度和振动功率谱密度不高，机械噪声大，因此也不适合用作振动的检定。

然而，上述方法虽有各自优点，但无法同时满足或者不能很好地满足低频率，测试精密度高，测试行程长的要求，针对该种技术缺陷有必要设计出一种可有效满足上述各项技术要求的振动检定装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种能同时满足在低振动频率范围内进行测量，且测试精度高、行程长的基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法。

为实现上述目的，本发明提供的基于直线电机的振动检定装置用于检定受测仪器或传感器的测量准确性。基于直线电机的振动检定装置包括一用户交互模块、一控制器、一驱动器、一直线电机、一支撑平台、两长行程固定轨道、两运动导轨、一测试承载平台及一激光反馈模块，所述用户交互模块用于用户输入相应的用户指令并将该用户指令传送给所述控制器及接受所述控制器输出的各种数据信息并将该若干数据信息交互化地传达给用户，所述控制器用于处理用户交互模块送入的用户指令并根据用户指令控制驱动器输出相应的驱动信号，用于控制激光单元投射激光及用于处理光栅编码器输入的光信号，所述驱动器用于接受控制器送入的驱动信号并根据驱动信号驱动直线电机沿长行程固定轨道作往复运动，所述直线电机进一步包括一直线电机初级及一固定在支撑平台上的直线电机次级，所述长行程固定导轨平行地固定在直线电机次级的两侧，运动导轨分别架设在长行程固定导轨的上方，且运动导轨的顶端与测试承载平台的下部相互固定以使测试承载平台可在直线电机次级的上方运动，所述测试承载平台的下部与所述直线电机初级的上部相互固定连接以使直线电机初级可带动测试承载平台做线性的往复运动，所述激光反馈模块进一步包括一激光单元及一光栅尺，所述光栅尺装设在支撑平台的一外侧面上，所述激光单元悬挂在支撑平台外侧用于投射激光在光栅尺上并侦测光栅尺上反映位置状况的光信号并回馈给控制器，振动检定时，所述受测振动监测仪器或传感器固定在测试承载平台。

综上所述，本发明基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法借助直线电机、激光单元及光栅尺的共同配合而可对受测振动测试仪器或传感器作振动检定，此外，本发明基于直线电机的振动检定装置不仅可以满足在低振动频率范围内进行，而且可确保振动测试的高精度和长行程的测试要求。

附图说明

图1为本发明基于直线电机的振动检定装置的模块示意图。

图2为本发明基于直线电机的振动检定装置的部分结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1及图2，本发明基于直线电机的振动检定装置100用于检定受测振动监测仪器（图中未示）或传感器（图中未示）的测量准确性。该基于直线电机的振动检定装置100包括一用户交互模块1、一控制器2、一驱动器3、一直线电机4、一支撑平台5、两长行程固定轨道6、两运动导轨7、一测试承载平台8、一激光反馈模块9。

所述直线电机4进一步包括一直线电机次级41及一直线电机初级42。所述直线电机次级41径直固定在支撑平台5长度方向上，且所述长行程固定导轨6平行地安装在直线电机次级41的两侧。所述两运动导轨7分别架设在两长行程固定导轨6的上方，且运动导轨7的顶端与测试承载平台8的下部相互固定以使测试承载平台8可在直线电机次级41的上方运动。所述测试承载平台8的下部与所述直线电机初级42的上部相互固定连接，直线电机初级42可带动测试承载平台7沿着所述长行程固定导轨6的长度方向做线性的往复运动。所述激光反馈模块9进一步包括一激光单元91及一光栅尺92。所述激光单元91为一带反馈电路的激光头。所述光栅尺92的长度与直线电机次级41的长度相等，且该光栅尺92上设置有多个可反映位置状况的光信号回馈点。所述激光单元91通过一固定在测试承载平台8上的悬挂件（图中未标示）而可悬挂在支撑平台5的外侧。

请续参阅图1及图2，所述用户交互模块1用于用户输入相应的用户指令并将该用户指令传送给所述控制器2，接受所述控制器2输出的各种数据信息并将该若干数据信息交互化地传达给用户。

所述控制器2（一）用于处理用户交互模块1送入的用户指令并根据用户指令控制驱动器3输出相应的驱动信号，（二）用于控制激光单元91投射激光及（三）用于处理光栅编码器9输入的带位置反馈信息的光信号。所述控制器2的输入端分别与用户交互模块1的输出端及激光单元91的输出端相互连接，控制器2的输出端分别与激光单元61的输入端及驱动器3的输入端相连接。

所述驱动器3用于处理控制器2送入的驱动信号并根据驱动信号驱动直线电机运动4。所述驱动器3的输出端与直线电机4的输入端。

所述直线电机4，由驱动器3送出的驱动信号的驱动而可带动测试承载平台8沿长行程固定轨道6的长度方向作线性的往复运动。具体地，直线电机4在驱动信号驱动下，所述直线电机初级42带动测试承载平台8沿长行程固定轨道6长度方向上做线性的往复运动，于此同时，悬挂在测试承载平台8外侧的激光单元91也随测试承载平台8沿长行程固定轨道6的长度方向作线性的往复运动。

振动检定时，所述受测振动监测仪器或传感器固定在测试承载平台8。

所述激光反馈模块9的光栅尺92装设在支撑平台5 的一外侧面上，且正对激光单元91。

所述激光反馈模块9的激光单元91悬挂在测试承载平台8的外侧，用于侦测光栅尺92上的位置信号并发送至控制器2。在本具体实施例中，激光单元91随着测试承载平台8沿长行程固定轨道6的长度方向作线性的往复运动。所述激光单元91可收集处理光栅尺92反馈的对应直线电机初级42在长行程固定轨道8上的具有位置信息的光信号，所述控制器2通过PID控制策略来消除本发明基于直线电机的振动检定装置100运行过程中存在的误差。具体的，控制器2将获得的位置信号结合给定量进行处理并进一步作出下一时刻的给定量并发送给驱动器3，以便随时调节本发明基于直线电机的振动检定装置100运行的稳定性和精确性。待基于直线电机的振动检定装置100运行稳定并采集分析相应的振动数据信息后，通过对比基于直线电机的振动检定装置100的振动数据和受检设备的示值数据而可得出检定结果。

本发明基于直线电机的振动检定装置100所应用的一种振动检定方法200的具体工作步骤如下：

步骤1：将受测振动监测仪器或传感器固定在测试承载平台8并使受测振动监测仪器或传感器处于可测试状态；

步骤2：启动基于直线电机的振动检定装置并通过PID控制策略调整本发明基于直线电机的振动检定装置100运行至可准确检定受测振动监测仪器或传感器的状态；

步骤3：用户通过基于直线电机的振动检定装置100读出规定时刻基于直线电机的振动检定装置100输出的振动检定数据；

步骤4：用户通过受测振动监测仪器或传感器读出同一规定时刻受测振动监测仪器或传感器输出的振动测试数据；

步骤5：比较振动检定数据和振动测试数据，得出振动检定结果。

本发明基于直线电机的振动检定装置100的大致工作原理如下：

首先，本发明基于直线电机的振动检定装置100调整自身的运行状态稳定性、运行精度以保证振动检定的测试准确性：用户通过用户交互模块1将用户给定振动参数（本优选具体实施例中，用户给定振动参数主要指加速度、行程、频率三方面的振动参数）输入所述控制器2，所述控制器2根据送入的用户给定振动参数控制所述驱动器3送出相应的驱动信号给所述直线电机4并驱动直线电机4带动装设在测试承载平台8上的受测振动监测仪器或传感器作线性往复运动，控制器2控制激光单元91采集光栅尺92反射前后的光信号并将该光信号反映的位置信号处理输出成计数脉冲后送给控制器2。具体的，激光单元91往复运动过程中位置的变化可引起激光单元91投射在该光栅尺92上的激光反射前后存在差异，即所述激光单元91的运动引起所述激光单元91送入光栅尺92的激光和经光栅尺62反射后送出的激光之间存在差异。激光单元91根据反射前后的光信号差异处理并输出相应的计数脉冲信号给控制器2。控制器2的PID接收计数脉冲信号并结合给定量进行处理，同时，给出下一时刻的给定量并发送给驱动器3，该驱动器3将相应的计数脉冲转换成速度和位移信号并驱动直线电机4做相应的运动。待用户交互模块1反映的振动检定数据符合振动检定规程的要求后可进行相应的振动检定。基于直线电机的振动检定装置100通过上述动作可完成对自身的运行状态稳定性、运行精度的调整。

其次，振动检定数据的采集：控制器2控制激光单元91采集光栅尺92反映的基于直线电机的振动检定装置100自身的振动检定数据并将振动检定数据通过用户交互模块1输出给用户（所述振动检定数据以振动加速度和振动波形的形式反映出来）；受测振动监测仪器或传感器也同时将反映振动监测仪器和传感器测得的反映基于直线电机的振动检定装置100的振动测试数据（所述振动测试数据以振动加速度和振动波形的形式反映出来）。

最后，比较，得出检定结果。用户根据反馈的振动数据来判断由受测振动监测仪器或者传感器自身所送出的振动测试数据与本发明基于直线电机的振动检定装置100所反映的振动检定数据是否相同或在允许的振动检定规程的误差范围内，用户根据上述比较结果而可得出受测振动监测仪器或者传感器是否合格。

具体的，如果用户通过所述用户交互模块1输出的振动波形和振动加速度与受测振动监测仪器或传感器测得的反映基于直线电机的振动检定装置100的振动波形和振动加速度之间的误差超过了振动校准装置的检定规程的误差范围的，则判定该受测振动监测仪器或传感器不合格，且需要的校准或返工。如果用户根据反馈的相互比较的振动数据判断受测振动监测仪器或传感器在允许的误差范围内，则受测振动监测仪器或传感器合格。

本发明基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法，因利用直线电机4和光栅编码器9对振动测试仪器或者传感器进行振动检定，且测试长度与直线电机次级41相等的光栅尺92上可设置更多的反映位置状况的光信号回馈点，故可得更多的反映位置状况的脉冲信号，使本发明基于直线电机的振动检定装置100具有高精度的位置反馈能力；另外，因直线电机4本身结构可确保基于直线电机的振动检定装置100在作线性往复运动过程中具有更长的行程，故，不仅使本发明基于直线电机的振动检定装置100可对行程较长的振动进行相应的检定，而且可以保证检定加速度一定的情况下，基于直线电机的振动检定装置100在更低的频率范围内进行。在较佳实施例中检定频率最低可低至0.005HZ。

综上所述，本发明基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法借助直线电机4、激光单元61及光栅尺62的共同配合而可对振动测试仪器或传感器作振动检定，此外，本发明基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法不仅可以满足在低振动频率范围内进行，而且可确保测试的高精度和长行程的测试要求。

以上所述的技术方案仅为本发明基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法的较佳实施例，任何在本发明基于直线电机的振动检定装置及其振动检定方法基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求的范围之内。  

Claims (11)

1.一种基于直线电机的振动检定装置用于检定振动监测仪器或传感器的测量准确性，其包括：

一用户交互模块、一控制器、一驱动器、一直线电机、一支撑平台、两长行程固定轨道、两运动导轨、一测试承载平台及一激光反馈模块；

所述用户交互模块用于用户输入相应的用户指令并将该用户指令传送给所述控制器及接受所述控制器输出的各种数据信息并将该若干数据信息交互化地传达给用户；

所述控制器用于处理用户交互模块送入的用户指令并根据用户指令控制驱动器输出相应的驱动信号，用于控制激光单元投射激光及用于处理光栅编码器输入的光信号；

所述驱动器用于接受控制器送入的驱动信号并根据驱动信号驱动直线电机沿长行程固定轨道作往复运动；

所述直线电机进一步包括一直线电机初级及一固定在支撑平台上的直线电机次级，所述长行程固定导轨平行地固定在直线电机次级的两侧，运动导轨分别架设在长行程固定导轨的上方，且运动导轨的顶端与测试承载平台的下部相互固定以使测试承载平台可在直线电机次级的上方运动，所述测试承载平台的下部与所述直线电机初级的上部相互固定连接以使直线电机初级可带动测试承载平台做线性的往复运动；

所述激光反馈模块进一步包括一激光单元及一光栅尺，所述光栅尺装设在支撑平台的一外侧面上，所述激光单元悬挂在支撑平台外侧用于投射激光在光栅尺上并侦测光栅尺上反映位置状况的光信号并回馈给控制器；

振动检定时，所述受测振动监测仪器或传感器固定在测试承载平台。

2.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：激光单元通过一固定在测试承载平台上的悬挂件而可悬挂在支撑平台的外侧。

3.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：光栅尺正对激光单元。

4.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：所述光栅尺的长度与直线电机次级的长度相等。

5.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：光栅尺上设置有可反映位置状况的光信号回馈点。

6.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：直线电机次级径直固定在支撑平台长度方向上。

7.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：控制器通过PID控制策略来消除基于直线电机的振动检定装置运行过程中存在的误差。

8.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：所述控制器的输入端分别与用户交互模块的输出端及激光单元的输出端相互连接，控制器的输出端分别与激光单元的输入端及驱动器的输入端相连接。

9.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：驱动器的输出端与直线电机的输入端相互连接。

10.根据权利要求1所述的基于直线电机的振动检定装置，其特征在于：所述激光单元为一带反馈电路的激光头。

11.一种振动检定方法，应用于基于直线电机的振动检定装置，包括：

步骤1：将受测振动监测仪器或传感器固定在测试承载平台并使受测振动监测仪器或传感器处于可测试状态；

步骤2：启动基于直线电机的振动检定装置并通过PID控制策略调整本发明基于直线电机的振动检定装置运行至可准确检定受测振动监测仪器或传感器的状态；

步骤3：用户通过基于直线电机的振动检定装置读出规定时刻基于直线电机的振动检定装置输出的振动检定数据；

步骤4：用户通过受测振动监测仪器或传感器读出同一规定时刻受测振动监测仪器或传感器输出的振动测试数据；

步骤5：比较振动检定数据和振动测试数据，得出振动检定结果。

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