CN103245843A - 超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置，包括：一存储设备和一与存储设备连接的双向激励装置；双向激励装置包括：激振器、双向激励装置架、联轴器、双向振动传导杆以及底座；双向激励装置架的两侧壁与底座的左、右两侧垂直连接；底座的上、下两端均向上垂直设置有弹性体；弹性体垂直设置有一下电极片；激振器穿过双向激励装置架设置；联轴器的一端与激振器连接，另一端与双向振动传导杆连接；双向振动传导杆的两端均向下垂直设置有一上电极片。本发明还提供了一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测方法，本发明结构简单，操作方便，其能检测复合体的压电性能，且十分精确。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制系统技术领域，特别涉及一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置及其方法。
背景技术
超声电机是一种直接由功能材料构造的新型电机，一般由振动体（相当于现有电机中的定子）和移动体（相当于现有电机中的转子）组成，超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应激励定子产生超声波振动，通过定/转子间接触面的摩擦力将运动和力传递给转子，通过转子输出力和运动。超声电机是一种新型微特电机，具有输出低转速、大扭矩、能够实现微/纳米定位等特点，由于超声电机是通过压电陶瓷与定子粘合在一起产生共振，由定/转子间的摩擦传递力和运动。超声电机的定子与压电陶瓷组成一个复合体，而这个复合体的压电陶瓷特性与压电陶瓷单体本身的特性不一致，而常用的准静态压电元件测试仪等又不能测试超声电机的定子与压电陶瓷的复合体的特性。
现有技术中提供了一种“压电陶瓷压电参数的实时在线辨识装置及方法”，见公开号为：102128995A，公开日为：2011-07-20的中国专利，该方法包含以下步骤:将压力传感器测得的信号转换成4-20mA的电信号；通过信号屏蔽线将电信号经A/D转换器传送给单片机；单片机对得到的信号进行参数辨识和参数优化，参数辨识包括离线辨识和在线辨识，参数辨识采用最小二乘法原理，在不断获得测量数据的同时不断修正参数；以及，重复上述过程，直到满足参数的精度要求。该发明利用传感器检测电流、频率数值大小，单片机通过压电参数在线辨识，建立其数学模型，得到实时压电陶瓷参数，调整压电陶瓷的加工参数，确保压电陶瓷参数达到要求的数值，有利于压电陶瓷的工业化研究与试验。由于超声电机是定子与压电陶瓷粘结在一起的压电复合体，该发明不能对超声电机定子与压电陶瓷复合体进行压电性能的检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置；其结构简单，操作方便，能检测复合体的压电性能。
本发明的技术问题之一是这样实现的：一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置，包括：一存储设备和一双向激励装置；所述存储设备与双向激励装置电连接；所述双向激励装置包括：激振器、双向激励装置架、联轴器、双向振动传导杆以及底座；所述双向激励装置架的两侧壁与所述底座的左、右两侧垂直连接；所述底座的上、下两端均向上垂直设置有一弹性体，且两个弹性体对称设置；所述弹性体上垂直设置有一下电极片；所述激振器设置于所述双向激励装置架的上表面，且穿过双向激励装置架；所述联轴器的一端与所述激振器连接，另一端与所述双向振动传导杆连接；所述双向振动传导杆的两端均向下垂直设置有一上电极片，且上电极片的位置与所述下电极片相对应。
进一步地，该压电性能检测装置还包括一信号放大器，该信号放大器与所述激振器连接。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测方法；其能检测复合体的压电性能，且检测十分精确。
本发明的技术问题之二是这样实现的：一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测方法，所述方法需提供一存储设备和一双向激励装置，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、将一完成检测且性能稳定的压电陶瓷作为标准参考，安装在双向激励装置的一端，该压电陶瓷的压电性能作为标志的参考值；
步骤2、将待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体安装在双向激励装置的另一端；
步骤3、双向激励装置上的激振器施加正弦信号，通过双向激励装置将激振器施加的正弦信号同时激励所述压电陶瓷和待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体；
步骤4、分别采集压电陶瓷和待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体在正弦信号下产生的电荷信号；
步骤5、将采集到的压电陶瓷产生的电荷信号和超声电机定子与压电陶瓷复合体产生的电荷信号分别存储在所述存储设备中；
步骤6、将该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体取出并放置在振动测试仪中，通过振动测试仪对该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体所产生的电荷信号进行检测判断该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体是否符合设计标准，否，则取另一新的待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体进行步骤2到步骤6的操作；是，则通过振动测试仪采集符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据，将压电性能数据存储于所述存储设备的一数据库中；并继续取一定数量的超声电机定子与压电陶瓷复合体进行步骤2到步骤6的操作，并将符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据也存储于所述数据库中，所述一定数量为设定的一阈值；
步骤7、将数据库中各个符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体对应的压电性能数据进行整合得到一个符合标准的压电性能数据范围值；
步骤8、此时，取任意一超声电机定子与压电陶瓷复合体放入双向激励装置中，通过双向激励装置测试出该超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据，与数据库中所述的符合标准的压电性能数据范围值进行比较，如果该超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据在数据范围内，则为合格的超声电机定子与压电陶瓷复合体，否，则为不合格的超声电机定子与压电陶瓷复合体。
进一步地，所述双向激励装置包括：激振器、双向激励装置架、联轴器、双向振动传导杆以及底座；所述双向激励装置架的两侧壁与所述底座的左、右两侧垂直连接；所述底座的上、下两端均向上垂直设置有一弹性体，且两个弹性体对称设置；所述弹性体上垂直设置有一下电极片；所述激振器设置于所述双向激励装置架的上表面，且穿过双向激励装置架；所述联轴器的一端与所述激振器连接，另一端与所述双向振动传导杆连接；所述双向振动传导杆的两端均向下垂直设置有一上电极片，且上电极片的位置与所述下电极片相对应；所述超声电机定子与压电陶瓷复合体安装于双向振动传导杆一端的上电极片和下电极片之间；所述压电陶瓷安装于双向振动传导杆另一端的上电极片和下电极片之间。
进一步地，所述激振器连接有一信号放大器，该信号放大器将激振器产生的标准正弦信号进行放大。
本发明的优点在于：本发明通过双向激励装置对超声电机定子与压电陶瓷复合体进检测，在超声电机定子与压电陶瓷复合体生产出来后，可以检测其特性是否达到设计要求，提高产品的一致性。本发明结构简单，操作方便，其能检测复合体的压电性能，且检测十分精确。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的双向激励装置的结构示意图。
图3是本发明的双向激励装置的侧面结构示意图。
图4是本发明的双向激励装置的正面结构示意图。
图5是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图4所示，本发明为一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置，包括：一存储设备1和一双向激励装置2；所述存储设备1与双向激励装置2电连接；所述双向激励装置2包括：激振器21、双向激励装置架22、联轴器23、双向振动传导杆24以及底座25；所述双向激励装置架22的两侧壁与所述底座25的左、右两侧垂直连接；所述底座25的上、下两端均向上垂直设置有一弹性体251，且两个弹性体251对称设置；所述弹性体251上垂直设置有一下电极片252；所述激振器21设置于所述双向激励装置架22的上表面，且穿过双向激励装置架22；所述联轴器23的一端与所述激振器21连接，另一端与所述双向振动传导杆24连接；所述双向振动传导杆24的两端均向下垂直设置有一一上电极片241，且上电极片241的位置与所述下电极片252相对应。
在本发明中，该压电性能检测装置还包括一信号放大器3，该信号放大器3与所述激振器21连接。该信号放大器3能将激振器21产生的正弦信号进行放大处理，这样测量超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能更加精确。
请参阅图1至图5所示，本发明的一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测方法，所述方法需提供一存储设备1和一双向激励装置2，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、将一完成检测且性能稳定的压电陶瓷4作为标准参考，安装在双向激励装置2的一端，该压电陶瓷4的压电性能作为标志的参考值；
步骤2、将待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体5安装在双向激励装置2的另一端；
步骤3、双向激励装置2上的激振器21施加正弦信号，通过双向激励装置2将激振器21施加的正弦信号同时激励所述压电陶瓷4和待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体5；
步骤4、分别采集压电陶瓷4和待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体5在正弦信号下产生的电荷信号；
步骤5、将采集到的压电陶瓷4产生的电荷信号和超声电机定子与压电陶瓷复合体5产生的电荷信号分别存储在所述存储设备2中；
步骤6、将该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体5取出并放置在振动测试仪（未图示）中，通过振动测试仪（如多普勒激光测振仪，等其他测试仪）对该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体5所产生的电荷信号进行检测判断该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体5是否符合设计标准，否，则取另一新的待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体进行步骤2到步骤6的操作；是，则通过振动测试仪采集符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体5的压电性能数据，将压电性能数据存储于所述存储设备2的一数据库中；并继续取一定数量的超声电机定子与压电陶瓷复合体进行步骤2到步骤6的操作，并将符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据也存储于所述数据库中，所述一定数量为设定的一阈值；
步骤7、将数据库中各个符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体5对应的压电性能数据进行整合得到一个符合标准的压电性能数据范围值；
步骤8、此时，取任意一超声电机定子与压电陶瓷复合体5放入双向激励装置2中，通过双向激励装置2测试出该超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据，与数据库中所述的符合标准的压电性能数据范围值进行比较，如果该超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据在数据范围内，则为合格的超声电机定子与压电陶瓷复合体，否，则为不合格的超声电机定子与压电陶瓷复合体。
在本发明的方法中，所述双向激励装置2包括：激振器21、双向激励装置架22、联轴器23、双向振动传导杆24以及底座25；所述双向激励装置架22的两侧壁与所述底座25的左、右两侧垂直连接；所述底座25的上、下两端均向上垂直设置有一弹性体251，且两个弹性体251对称设置；所述弹性体251上垂直设置有一下电极片252；所述激振器21设置于所述双向激励装置架22的上表面，且穿过双向激励装置架22；所述联轴器23的一端与所述激振器21连接，另一端与所述双向振动传导杆24连接；所述双向振动传导杆24的两端均向下垂直设置有一上电极片241，且上电极片241的位置与所述下电极片252相对应；所述超声电机定子与压电陶瓷复合体5安装于双向振动传导杆24一端的上电极片242和下电极片252之间；所述压电陶瓷4安装于双向振动传导杆24另一端的上电极片242和下电极片252之间。
其中，所述激振器21连接有一信号放大器3，该信号放大器3将激振器21产生的标准正弦信号进行放大。该信号放大器3能将激振器21产生的正弦信号进行放大处理，这样测量超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能更加精确。
总之，本发明结构简单，操作方便，其能检测复合体的压电性能，且检测十分精确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置，其特征在于，包括：一存储设备和一双向激励装置；所述存储设备与双向激励装置电连接；所述双向激励装置包括：激振器、双向激励装置架、联轴器、双向振动传导杆以及底座；所述双向激励装置架的两侧壁与所述底座的左、右两侧垂直连接；所述底座的上、下两端均向上垂直设置有一弹性体，且两个弹性体对称设置；所述弹性体上垂直设置有一下电极片；所述激振器设置于所述双向激励装置架的上表面，且穿过双向激励装置架；所述联轴器的一端与所述激振器连接，另一端与所述双向振动传导杆连接；所述双向振动传导杆的两端均向下垂直设置有一上电极片，且上电极片的位置与所述下电极片相对应。
2.根据权利要求1所述的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测装置，其特征在于：该压电性能检测装置还包括一信号放大器，该信号放大器与所述激振器连接。
3.一种超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测方法，其特征在于：所述方法需提供一存储设备和一双向激励装置，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、将一完成检测且性能稳定的压电陶瓷作为标准参考，安装在双向激励装置的一端，该压电陶瓷的压电性能作为标志的参考值；
步骤2、将待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体安装在双向激励装置的另一端；
步骤3、双向激励装置上的激振器施加正弦信号，通过双向激励装置将激振器施加的正弦信号同时激励所述压电陶瓷和待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体；
步骤4、分别采集压电陶瓷和待检测的超声电机定子与压电陶瓷复合体在正弦信号下产生的电荷信号；
步骤5、将采集到的压电陶瓷产生的电荷信号和超声电机定子与压电陶瓷复合体产生的电荷信号分别存储在所述存储设备中；
步骤6、将该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体取出并放置在振动测试仪中，通过振动测试仪对该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体所产生的电荷信号进行检测判断该待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体是否符合设计标准，否，则取另一新的待测的超声电机定子与压电陶瓷复合体进行步骤2到步骤6的操作；是，则通过振动测试仪采集符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据，将压电性能数据存储于所述存储设备的一数据库中；并继续取一定数量的超声电机定子与压电陶瓷复合体进行步骤2到步骤6的操作，并将符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据也存储于所述数据库中，所述一定数量为设定的一阈值；
步骤7、将数据库中各个符合设计标准的超声电机定子与压电陶瓷复合体对应的压电性能数据进行整合得到一个符合标准的压电性能数据范围值；
步骤8、此时，取任意一超声电机定子与压电陶瓷复合体放入双向激励装置中，通过双向激励装置测试出该超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据，与数据库中所述的符合标准的压电性能数据范围值进行比较，如果该超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能数据在数据范围内，则为合格的超声电机定子与压电陶瓷复合体，否，则为不合格的超声电机定子与压电陶瓷复合体。
4.根据权利要求3所述的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测方法，其特征在于：所述双向激励装置包括：激振器、双向激励装置架、联轴器、双向振动传导杆以及底座；所述双向激励装置架的两侧壁与所述底座的左、右两侧垂直连接；所述底座的上、下两端均向上垂直设置有一弹性体，且两个弹性体对称设置；所述弹性体上垂直设置有一下电极片；所述激振器设置于所述双向激励装置架的上表面，且穿过双向激励装置架；所述联轴器的一端与所述激振器连接，另一端与所述双向振动传导杆连接；所述双向振动传导杆的两端均向下垂直设置有一上电极片，且上电极片的位置与所述下电极片相对应；所述超声电机定子与压电陶瓷复合体安装于双向振动传导杆一端的上电极片和下电极片之间；所述压电陶瓷安装于双向振动传导杆另一端的上电极片和下电极片之间。
5.根据权利要求3所述的超声电机定子与压电陶瓷复合体的压电性能检测方法，其特征在于：所述激振器连接有一信号放大器，该信号放大器将激振器产生的标准正弦信号进行放大。
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Legal Events
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Granted publication date: 20150603 Termination date: 20190426 |
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