CN109211506A - 试验设备、中心零位偏移控制装置及控制方法 - Google Patents

试验设备、中心零位偏移控制装置及控制方法 Download PDF

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李鹏
李一鹏
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Abstract

本发明公开了一种试验设备、中心零位偏移控制装置及控制方法。所述的中心零位偏移控制装置包括第一灰度卡及相配合的第一光电传感器、第二灰度卡及相配合的第二光电传感器，第一灰度卡的第一传感面、第二灰度卡的第二传感面沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度，第一传感面、第二传感面的灰度变化方向相反，在运动部件沿轴向运动且保持在中心位置时，第一传感面的灰度值X1逐渐增大，第二传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等。本发明提供的中心零位偏移控制装置，经由两个光电传感器分别对两个灰度卡进行位移监测，以两个光电传感器输出的电压信号的矢量和作为动圈位置控制的依据，提高了位置控制和调节的准确性。

Description

试验设备、中心零位偏移控制装置及控制方法
技术领域
本发明特别涉及一种试验设备、中心零位偏移控制装置及控制方法，属于电动振动试验设备技术领域。
背景技术
电动振动台是振动试验设备中最为常见的一种，其一般主要由磁缸、励磁线圈、动圈以及连接磁缸及动圈的悬挂系统等几部分组成；其中，动圈主要由工作台面及绕制在工作台面骨架上的驱动线圈构成。随着对产品安全性和可靠性要求的提高(尤其是航天产品)，作为可靠性试验关键设备的振动试验系统的发展显得越来越重要。振动台运动部件中心零位控制系统是振动试验系统的一个重要部件，它是为了让振动台运动部件维持在平衡位置振动而设计的。中心零位控制系统对于振动台运动部件来说是必不可少的，它可以保证振动台不受振动频率、气囊、风机或其他外界因素影响而导致振动台中心偏移。在振动试验中，振动台运动部件中心零位偏移，会降低动圈有效行程可导致振动设备试验不能在额定状态运行；或在极度严重的情况下可能会导致设备的损坏。
目前，振动台运动部件中心零位一般是利用电涡流位移传感器将运动信号转换成电信号，经运算放大器后输出与振动台运动部件位置相关的电压信号，以此来驱动相应的执行机构实现自动对中。该系统存在抗干扰能力差，例如容易受交变磁场的影响，对动圈导向要求较高，动态范围小，成本大等，对运动部件中心零位控制发生误动作等缺点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种试验设备、中心零位偏移控制装置及控制方法，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种中心零位偏移控制装置，包括第一灰度传感组件和第二灰度传感组件，所述第一灰度传感组件包括第一灰度卡及相配合的第一光电传感器，所述第二灰度传感组件包括第二灰度卡及相配合的第二光电传感器，第一灰度卡与第二灰度卡的组合以及第一光电传感器与第二光电传感器的组合中的任一者与振动发生设备的运动部件连接，另一者与振动发生设备的台体连接，所述第一光电传感器、第二光电传感器还均与振动发生设备的控制单元连接，所述第一灰度卡、第二灰度卡分别具有第一传感面、第二传感面，所述第一传感面、第二传感面分别与第一光电传感器、第二光电传感器相对设置，所述第一传感面、第二传感面沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度，所述第一传感面、第二传感面的灰度变化方向相反，在所述运动部件沿轴向运动且保持在中心位置时，所述第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1逐渐增大，而所述第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等。
进一步的，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件分别设置在振动发生设备的运动部件的相背对的两侧；或者，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件均设置在振动发生设备的运动部件的一侧。
进一步的，所述第一灰度卡、第二灰度卡与振动发生设备的运动部件固定连接，第一光电传感器、第二光电传感器与振动发生设备的台体固定连接。
进一步的，沿所述运动部件的运动方向，所述第一传感面的颜色由白色渐变为黑色，第二传感面的颜色由黑色渐变为白色。
本发明实施例还提供了一种试验设备，其包括：
振动发生设备，其包括运动部件及台体；以及
所述的中心零位偏移控制装置；
其中，所述中心零位偏移控制装置内的第一光电传感器、第二光电传感器分别经位移检测电路与调节器连接，所述调节器经功率放大器与振动发生设备的控制单元连接，所述调节器、功率放大器还与信号发生器或控制器连接。
本发明实施例还提供了一种中心零位控制方法，其包括：
设置第一灰度传感组件和第二灰度传感组件，所述第一灰度传感组件包括第一灰度卡及相配合的第一光电传感器，所述第二灰度传感组件包括第二灰度卡及相配合的第二光电传感器，所述第一灰度卡、第二灰度卡分别具有第一传感面、第二传感面，所述第一传感面、第二传感面分别与第一光电传感器、第二光电传感器相对设置，所述第一传感面、第二传感面沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度；
将所述第一灰度卡与第二灰度卡的组合以及第一光电传感器与第二光电传感器的组合中的任一者与振动发生设备的运动部件连接，另一者与振动发生设备的台体连接，使所述第一传感面、第二传感面的灰度变化方向相反，在所述运动部件沿轴向运动且保持在中心位置时，所述第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1逐渐增大，而所述第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等；
将所述第一光电传感器、第二光电传感器均与振动发生设备的控制单元连接，并启动所述振动发生设备，使所述运动部件沿轴向运动，同时监测X1的增大幅度与X2的减小幅度是否相等，若是，则认为所述运动部件保持在中心位置，若否，则调整所述运动部件的位置至中心位置。
进一步的，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件分别设置在振动发生设备的运动部件的相背对的两侧；或者，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件均设置在振动发生设备的运动部件的一侧。
进一步的，所述第一灰度卡、第二灰度卡与振动发生设备的运动部件固定连接，第一光电传感器、第二光电传感器与振动发生设备的台体固定连接。
进一步的，沿所述运动部件的运动方向，所述第一传感面的颜色由白色渐变为黑色，第二传感面的颜色由黑色渐变为白色。
进一步的，所述第一光电传感器、第二光电传感器分别经位移检测电路与调节器连接，所述调节器经功率放大器与振动发生设备的控制单元连接，所述调节器、功率放大器还与信号发生器或控制器连接。
与现有技术相比，本发明提供的中心零位偏移控制装置，结构简单，采用光电传感器采集灰度卡的灰度值变化量作为判断运动部件中心位置是否偏移的依据，不会受交变磁场的影响；且经由两个光电传感器分别对两个灰度卡进行监测，以两个光电传感器输出的电压信号的矢量和作为动圈位置控制的依据，提高了位置控制和调节的准确性，避免了由于振动台运动部件磨损、偏载等因素造成的位移信号错误等问题。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例中一种试验设备的结构示意图；
图2是本发明实施例1中一种中心零位偏移控制装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1中一种检测电路的原理结构示意图；
图4是本发明实施例1中检测电路的原理结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供了一种中心零位偏移控制装置，包括第一灰度传感组件和第二灰度传感组件，所述第一灰度传感组件包括第一灰度卡及相配合的第一光电传感器，所述第二灰度传感组件包括第二灰度卡及相配合的第二光电传感器，第一灰度卡与第二灰度卡的组合以及第一光电传感器与第二光电传感器的组合中的任一者与振动发生设备的运动部件连接，另一者与振动发生设备的台体连接，所述第一光电传感器、第二光电传感器还均与振动发生设备的控制单元连接，所述第一灰度卡、第二灰度卡分别具有第一传感面、第二传感面，所述第一传感面、第二传感面分别与第一光电传感器、第二光电传感器相对设置，所述第一传感面、第二传感面沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度，所述第一传感面、第二传感面的灰度变化方向相反，在所述运动部件沿轴向运动且保持在中心位置时，所述第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1逐渐增大，而所述第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等。
进一步的，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件分别设置在振动发生设备的运动部件的相背对的两侧；或者，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件均设置在振动发生设备的运动部件的一侧。
进一步的，所述第一灰度卡、第二灰度卡与振动发生设备的运动部件固定连接，第一光电传感器、第二光电传感器与振动发生设备的台体固定连接。
进一步的，沿所述运动部件的运动方向，所述第一传感面的颜色由白色渐变为黑色，第二传感面的颜色由黑色渐变为白色。
本发明实施例还提供了一种试验设备，其包括：
振动发生设备，其包括运动部件及台体；以及
所述的中心零位偏移控制装置；
其中，所述中心零位偏移控制装置内的第一光电传感器、第二光电传感器分别经位移检测电路与调节器连接，所述调节器经功率放大器与振动发生设备的控制单元连接，所述调节器、功率放大器还与信号发生器或控制器连接。
本发明实施例还提供了一种中心零位控制方法，其包括：
设置第一灰度传感组件和第二灰度传感组件，所述第一灰度传感组件包括第一灰度卡及相配合的第一光电传感器，所述第二灰度传感组件包括第二灰度卡及相配合的第二光电传感器，所述第一灰度卡、第二灰度卡分别具有第一传感面、第二传感面，所述第一传感面、第二传感面分别与第一光电传感器、第二光电传感器相对设置，所述第一传感面、第二传感面沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度；
将所述第一灰度卡与第二灰度卡的组合以及第一光电传感器与第二光电传感器的组合中的任一者与振动发生设备的运动部件连接，另一者与振动发生设备的台体连接，使所述第一传感面、第二传感面的灰度变化方向相反，在所述运动部件沿轴向运动且保持在中心位置时，所述第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1逐渐增大，而所述第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等；
将所述第一光电传感器、第二光电传感器均与振动发生设备的控制单元连接，并启动所述振动发生设备，使所述运动部件沿轴向运动，同时监测X1的增大幅度与X2的减小幅度是否相等，若是，则认为所述运动部件保持在中心位置，若否，则调整所述运动部件的位置至中心位置。
进一步的，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件分别设置在振动发生设备的运动部件的相背对的两侧；或者，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件均设置在振动发生设备的运动部件的一侧。
进一步的，所述第一灰度卡、第二灰度卡与振动发生设备的运动部件固定连接，第一光电传感器、第二光电传感器与振动发生设备的台体固定连接。
进一步的，沿所述运动部件的运动方向，所述第一传感面的颜色由白色渐变为黑色，第二传感面的颜色由黑色渐变为白色。
进一步的，所述第一光电传感器、第二光电传感器分别经位移检测电路与调节器连接，所述调节器经功率放大器与振动发生设备的控制单元连接，所述调节器、功率放大器还与信号发生器或控制器连接。
如下将结合附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
实施例1
请参阅图1和图2，一种试验设备，其包括：振动发生设备100，其包括运动部件2及台体1；以及中心零位偏移控制装置；其中，中心零位偏移控制装置内的第一光电传感器5、第二光电传感器6分别经位移检测电路400与调节器300连接，所述调节器300经功率放大器200与振动发生设备100的控制单元连接，调节器300、功率放大器200还与信号发生器或控制器500连接。
请再次参阅图2，中心零位偏移控制装置，包括第一灰度传感组件和第二灰度传感组件，第一灰度传感组件包括第一灰度卡3及相配合的第一光电传感器5，第二灰度传感组件包括第二灰度卡4及相配合的第二光电传感器6，第一灰度卡3和第二灰度卡4固定设置在振动发生设备的运动部件(运动部件可以是动圈)2相背对的两侧，第一光电传感器5和第二光电传感器6固定设置在台体1上，第一灰度卡3的第一传感面31与第一光电传感器5相对设置，第二灰度卡4的第二传感面41与第二光电传感器6相对设置，第一传感面31、第二传感面41沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度，且第一传感面31、第二传感面41的灰度变化方向相反，例如，沿运动部件2的运动方向，第一传感面31的颜色由白色渐变为黑色，第二传感面41的颜色由黑色渐变为白色(可以理解为第一灰度卡3和第二灰度卡4为完全相同的两个灰度卡，第一灰度卡3相对于第二灰度卡4沿振动发生设备的轴向倒置)，在运动部件1沿轴向运动(例如沿轴向向上运动)且保持在中心位置时，第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1逐渐增大，而所述第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等。
具体的，请参阅图3和图4，使运动部件在沿轴向运动，同时获得第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1的变化量ΔX1与第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2的变化量ΔX2，第一光电传感器、第二光电传感器将获得的灰度值的变化量ΔX1、ΔX2转化为电压信号V1、V2，第一光电传感器和第二光电传感器输出的电压信号传输至位移检测电路，位移检测电路以第一光电传感器和第二光电传感器输出的电压信号V1、V2的矢量和V作为判断运动部件是否偏离中心位置的依据，若ΔL1＝ΔL2时，V1+V2＝0，则认为运动部件保持在中心位置；若ΔL1≠ΔL2时，V1+V2≠0，则调整所述运动部件的位置至中心位置。
实施例2
本实施例中的试验设备、中心零位偏移控制装置的结构以及原理与实施例1中的结构和原理基本一致，不同之处在于本实施例中的第一灰度卡3、第二灰度卡4设置于振动发生设备的运动部件的同一侧，第一光电传感器5和第二光电传感器6也对应设置在同一侧的台体上。
需要说明的是，第一光电传感器和第二光电传感器的探头的检测方向可以是与运动部件的运动方向相垂直，以及第一光电传感器和第二光电传感器的探头设置于同一水平方向上。
与现有技术相比，本发明提供的中心零位偏移控制装置，结构简单，采用光电传感器采集灰度卡的灰度值变化量作为判断运动部件中心位置是否偏移的依据，不会受交变磁场的影响；且经由两个光电传感器分别对两个灰度卡进行监测，以两个光电传感器输出的电压信号的矢量和作为动圈位置控制的依据，提高了位置控制和调节的准确性，避免了由于振动台运动部件磨损、偏载等因素造成的位移信号错误等问题。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中心零位偏移控制装置，其特征在于包括第一灰度传感组件和第二灰度传感组件，所述第一灰度传感组件包括第一灰度卡及相配合的第一光电传感器，所述第二灰度传感组件包括第二灰度卡及相配合的第二光电传感器，第一灰度卡与第二灰度卡的组合以及第一光电传感器与第二光电传感器的组合中的任一者与振动发生设备的运动部件连接，另一者与振动发生设备的台体连接，所述第一光电传感器、第二光电传感器还均与振动发生设备的控制单元连接，所述第一灰度卡、第二灰度卡分别具有第一传感面、第二传感面，所述第一传感面、第二传感面分别与第一光电传感器、第二光电传感器相对设置，所述第一传感面、第二传感面沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度，所述第一传感面、第二传感面的灰度变化方向相反，在所述运动部件沿轴向运动且保持在中心位置时，所述第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1逐渐增大，而所述第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等。
2.根据权利要求1所述的中心零位偏移控制装置，其特征在于：所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件分别设置在振动发生设备的运动部件的相背对的两侧；或者，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件均设置在振动发生设备的运动部件的一侧。
3.根据权利要求1所述的中心零位偏移控制装置，其特征在于：所述第一灰度卡、第二灰度卡与振动发生设备的运动部件固定连接，第一光电传感器、第二光电传感器与振动发生设备的台体固定连接。
4.根据权利要求1所述的中心零位偏移控制装置，其特征在于：沿所述运动部件的运动方向，所述第一传感面的颜色由白色渐变为黑色，第二传感面的颜色由黑色渐变为白色。
5.一种试验设备，其特征在于包括：
振动发生设备，其包括运动部件及台体；以及
权利要求1-4中任一项所述的中心零位偏移控制装置；
其中，所述中心零位偏移控制装置内的第一光电传感器、第二光电传感器分别经位移检测电路与调节器连接，所述调节器经功率放大器与振动发生设备的控制单元连接，所述调节器、功率放大器还与信号发生器或控制器连接。
6.一种中心零位控制方法，其特征在于包括：
设置第一灰度传感组件和第二灰度传感组件，所述第一灰度传感组件包括第一灰度卡及相配合的第一光电传感器，所述第二灰度传感组件包括第二灰度卡及相配合的第二光电传感器，所述第一灰度卡、第二灰度卡分别具有第一传感面、第二传感面，所述第一传感面、第二传感面分别与第一光电传感器、第二光电传感器相对设置，所述第一传感面、第二传感面沿振动发生设备的轴向形成有多种灰度；
将所述第一灰度卡与第二灰度卡的组合以及第一光电传感器与第二光电传感器的组合中的任一者与振动发生设备的运动部件连接，另一者与振动发生设备的台体连接，使所述第一传感面、第二传感面的灰度变化方向相反，在所述运动部件沿轴向运动且保持在中心位置时，所述第一光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X1逐渐增大，而所述第二光电传感器采集到的第一传感面的灰度值X2逐渐减小，且X1的增大幅度与X2的减小幅度相等；
将所述第一光电传感器、第二光电传感器均与振动发生设备的控制单元连接，并启动所述振动发生设备，使所述运动部件沿轴向运动，同时监测X1的增大幅度与X2的减小幅度是否相等，若是，则认为所述运动部件保持在中心位置，若否，则调整所述运动部件的位置至中心位置。
7.根据权利要求6所述的中心零位控制方法，其特征在于：所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件分别设置在振动发生设备的运动部件的相背对的两侧；或者，所述第一灰度传感组件、第二灰度传感组件均设置在振动发生设备的运动部件的一侧。
8.根据权利要求6所述的中心零位控制方法，其特征在于：所述第一灰度卡、第二灰度卡与振动发生设备的运动部件固定连接，第一光电传感器、第二光电传感器与振动发生设备的台体固定连接。
9.根据权利要求6所述的中心零位控制方法，其特征在于：沿所述运动部件的运动方向，所述第一传感面的颜色由白色渐变为黑色，第二传感面的颜色由黑色渐变为白色。
10.根据权利要求6所述的中心零位控制方法，其特征在于：所述第一光电传感器、第二光电传感器分别经位移检测电路与调节器连接，所述调节器经功率放大器与振动发生设备的控制单元连接，所述调节器、功率放大器还与信号发生器或控制器连接。
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