CN109974988A - 一种音圈作动器动特性测试装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音圈作动器动特性测试装置和系统，所述装置包括：壳体，包括由上至下依次固定连接的上壳体、外壳体和下壳体，所述上壳体、外壳体均为空心结构；拉压力传感器，通过螺钉固定在下壳体内侧；传感器支座，通过螺纹固定在所述拉压力传感器上，并通过螺钉与音圈作动器的永磁体下端面固定连接；弹性膜片，夹固设置在所述上壳体、外壳体之间；加速度传感器，固定在所述弹性膜片上端面中部；嵌件，固定地嵌入设置在所述弹性膜片下端面中部；导柱，与所述音圈作动器的线圈骨架固定连接，所述导柱的上端与嵌件中部固定连接，下端与所述永磁体的中心孔轴向滑动配合。本发明结构简单、可靠性高、测试结果准确、方便测试音圈作动器的动质量。

Description

一种音圈作动器动特性测试装置及系统

技术领域

本发明涉及一种动特性测试装置，尤其是涉及一种音圈作动器动特性测试装置及系统。

背景技术

当汽车在向着智能化、电控化方向发展的同时，汽车动力总成悬置也在经历着技术上的革新。目前，越来越多的汽车厂家引入三缸发动机，由于三缸发动机运转不平顺性导致振动较大，因此对于动力总成悬置也提出了越来越高的要求，在液压悬置基础上发展而来的主动悬置成为越来越多的汽车厂家的研究对象。音圈作动器作为主动悬置控制环节中的执行器，其动态性能将直接影响着主动悬置的隔振表现。音圈作动器的动态性能表现为输入交变电流的情况下其输出力的响应特性。为使音圈作动器具有较好的响应特性，一般要求动子质量越小越好，且动子会与弹性膜片相连，导致音圈作动器等效动质量一般不等于动子质量，而在作动器数学建模过程中需要准确知道动子质量，因此设计一套能够准确测试出音圈作动器等效动质量的装置将显得非常重要。

传统的音圈作动器动特性测试装置要么由于结构简单，仅能测试其通入直流电时的静态性能，无法在对音圈作动器输入交变电流的情况下测试其动态性能进而计算得到作动器动质量；要么由于结构太过复杂，零件数量多，且对零件的加工要求较高，设备成本高，无法满足普通高校的科研需求和中小企业测试产品性能的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、可靠性高且成本低廉的音圈作动器动特性测试装置及系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种音圈作动器动特性测试装置，包括：

壳体，包括由上至下依次固定连接的上壳体、外壳体和下壳体，所述上壳体、外壳体均为空心结构；

拉压力传感器，通过螺钉固定在所述下壳体内侧；

传感器支座，通过螺纹固定在所述拉压力传感器上，并通过螺钉与音圈作动器的永磁体下端面固定连接；

弹性膜片，夹固设置在所述上壳体、外壳体之间；

加速度传感器，固定在所述弹性膜片上端面中部；

嵌件，固定地嵌入设置在所述弹性膜片下端面中部；

导柱，与所述音圈作动器的线圈骨架固定连接，所述导柱的上端与嵌件中部固定连接，下端与所述音圈作动器的永磁体的中心孔轴向滑动配合。

进一步地，所述的上壳体为圆环状结构，位于中心的上壳体通孔的外侧开设有环形的上壳体压槽，与所述上壳体压槽所在的同一面上设有两个上壳体定位凸台，所述上壳体上沿周向均匀开设有若干上壳体螺钉孔。

进一步地，所述外壳体上端面开设有位于外壳体通孔外侧的环形外壳体压槽，弹性膜片第一、第二凸筋分别嵌入到上壳体压槽和外壳体压槽中，所述外壳体上端面还开设有两个外壳体定位孔和若干外壳体螺纹孔，所述外壳体定位孔与所述上壳体定位凸台配合将上壳体与外壳体准确定位，螺钉穿过上壳体螺钉孔与外壳体螺纹孔配合将弹性膜片压紧；所述外壳体圆柱面上设有用于拉压力传感器连接线通过的外壳体侧孔；所述外壳体底端有外壳体法兰面，所述外壳体法兰面上均匀开设有若干外壳体螺钉孔。

进一步地，所述的下壳体为圆柱形结构，所述下壳体中心设有下壳体螺钉孔，螺钉穿过所述下壳体螺钉孔将所述拉压力传感器下端固定在下壳体上，所述下壳体外圈设有下壳体法兰面，所述下壳体法兰面上均匀开设有若干下壳体螺纹孔，所述外壳体套设在下壳体上通过螺孔连为一体。

进一步地，所述传感器支座为圆柱形结构，所述传感器支座中心设有传感器支座螺纹孔，所述拉压力传感器上端通过与传感器支座螺纹孔配合固定在传感器支座上，所述传感器支座上均匀设有若干传感器支座沉头孔，螺钉穿过所述传感器支座沉头孔将传感器支座与所述永磁体固定连接。

进一步地，所述弹性膜片为橡胶材质的圆片状结构，所述弹性膜片上、下端面的边缘分别设置环形的第一、第二凸筋，所述所述弹性膜片下端面中部设置有弹性膜片凹槽，当嵌件带动橡胶膜片沿永磁体轴线方向运动时，在垂直于所述的弹性膜片表面方向运动时具有一定的刚度。

进一步地，所述的嵌件上端面嵌入到所述的弹性膜片凹槽中，并通过硫化连接在一起，所述的嵌件下端通过螺纹与所述的导柱相连。

进一步地，所述导柱的中部设置有圆形的导柱法兰面，所述导柱法兰面上开设有若干导柱螺钉孔，螺钉穿过所述导柱螺钉孔将导柱与线圈骨架固定连接，所述导柱的下端与所述永磁体的中心孔轴向滑动配合，使导柱和线圈骨架仅能沿永磁体轴线方向运动，所述导柱上端与嵌件通过螺纹连接。

进一步地，所述加速度传感器通过胶水粘贴在所述弹性膜片上端面。

进一步地，连接所述传感器支座和永磁体的螺钉为绝磁的不锈钢材质，所述导柱、传感器支座和线圈骨架均为绝磁的铝合金材质。

一种音圈作动器动特性测试系统，包括如所述的音圈作动器动特性测试装置，还包括：

数据采集装置，与所述的拉压力传感器和所述加速度传感器电气连接，用于采集所述拉压力传感器和所述加速度传感器的数据信号；

比较分析装置，用于计算所述拉压力传感器和所述加速度传感器的数据信号的比值并判断音圈作动器的动质量。

相比现有技术，本发明的音圈作动器动特性测试装置结构简单，可靠性高，测试结果准确，方便测试音圈作动器的动质量。

附图说明

图1为本发明的装配示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的导柱结构示意图；

图4为本发明的上壳体结构示意图；

图5为本发明的弹性膜片剖视图；

图6为本发明的外壳体结构示意图；

图7为本发明的下壳体结构示意图；

图8为本发明的传感器支座结构示意图。

附图标注说明：1-加速度传感器，2-上壳体，2a、2c、2f、2h-上壳体螺钉孔，2b、2g-上壳体定位凸台，2d-上壳体通孔，2e-上壳体压槽，3-外壳体，3a、3c、3f、3h-外壳体螺纹孔，3b、3g-外壳体定位孔，3d-外壳体通孔，3e-外壳体压槽，3i-外壳体侧孔，3k-外壳体法兰面，3j、3l、3m、3n-外壳体螺钉孔，4-下壳体，4a、4c、4d、4f-下壳体螺纹孔，4b-下壳体法兰面，4e-下壳体螺钉孔，5-弹性膜片，5a、5b-弹性膜片第一、第二凸筋，5c-弹性膜片凹槽，6-嵌件，7-导柱，7a-导柱法兰面，7b、7c-导柱螺钉孔，8-线圈骨架，9-线圈，10-永磁体，11-传感器支座，11a、11c-传感器支座沉头孔，11b-传感器支座螺纹孔，12-拉压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1至图8所示，一种音圈作动器动特性测试装置，包括：

壳体，包括由上至下依次固定连接的上壳体2、外壳体3和下壳体4，所述上壳体2、外壳体3均为空心结构；

拉压力传感器12，通过螺钉固定在所述下壳体4内侧；

传感器支座11，通过螺纹固定在所述拉压力传感器12上，并通过螺钉与音圈作动器的永磁体10下端面固定连接；

弹性膜片5，夹固设置在所述上壳体2、外壳体3之间；

加速度传感器1，固定在所述弹性膜片5上端面中部；

嵌件6，固定地嵌入设置在所述弹性膜片5下端面中部；

导柱7，与所述音圈作动器的线圈骨架8固定连接，所述导柱7的上端与嵌件6中部固定连接，下端与所述音圈作动器的永磁体10的中心孔轴向滑动配合。

所述音圈作动器由线圈骨架8、线圈9和永磁体10组成，音圈作动器上端通过导柱7、嵌件6与弹性膜片5相连，音圈作动器下端通过传感器支座11与拉压力传感器12相连，拉压力传感器12通过螺钉锁紧在下壳体4上。

在此具体实施例中，如图3所示，所述导柱7的中部设置有圆形的导柱法兰面7a，所述导柱法兰面7a上开设有两个螺钉孔7b、7c，螺钉穿过导柱螺钉孔7b、7c将导柱7与线圈骨架8固定在一起，所述导柱7下端与永磁体10配合，使导柱7和线圈骨架8仅能够沿永磁体10轴线方向运动，而不产生沿永磁体10径向方向的运动，导柱7上端与嵌件6通过螺纹连接。

在此具体实施例中，所述导柱7和线圈骨架8均为绝磁的铝合金材质，以免扰乱永磁体10的磁场方向，影响电磁作动器性能。

在此具体实施例中，所述嵌件6上端面嵌入到弹性膜片凹槽5c中，并通过硫化连接在一起，嵌件6下端通过螺纹与导柱7相连。

在此具体实施例中，如图5所示，所述弹性膜片5为圆片状结构，弹性膜片5上下端面边缘具有第一、第二凸筋5a、5b，弹性膜片5为橡胶材质，当嵌件6带动橡胶膜片5沿永磁体10轴线方向运动时，橡胶膜片5表现出一定的刚度，且当橡胶胶料硬度不同时，橡胶膜片5所表现出的刚度也不同。

在此具体实施例中，所述加速度传感器1通过胶水粘贴在弹性膜片5上表面，在线圈骨架8的带动下一起沿永磁体10轴线方向运动，加速度传感器1测试所得到的加速度即为音圈作动器动质量的加速度。

在此具体实施例中，如图4所示，所述上壳体2为圆环状结构，在上壳体通孔2d外圈开设有上壳体压槽2e，与上壳体压槽2e所在的同一平面上设有两个上壳体定位凸台2b、2g，上壳体2均匀开设有四个上壳体螺钉孔2a、2c、2f、2h。

在此具体实施例中，如图6所示，在外壳体通孔3d外圈开设有外壳体压槽3e，弹性膜片第一、第二凸筋5a、5b分别嵌入到上壳体压槽2e和外壳体压槽3e中，外壳体3上端面开设有两个定位孔3b、3g，外壳体定位孔3b、3g与上壳体定位凸台2b、2g配合将上壳体2与外壳体3准确定位，外壳体3上表面均匀开设有四个外壳体螺纹孔3a、3c、3f、3h，螺钉穿过上壳体螺钉孔2a、2c、2f、2h与外壳体螺纹孔3a、3c、3f、3h配合将弹性膜片5压紧。在外壳体3圆柱面上设有外壳体侧孔3i，用于拉压力传感器12连接线通过，外壳体3底端有一法兰面3k，在外壳体法兰面3k上均匀开设有四个外壳体螺钉孔3j、3l、3m、3n。

在此具体实施例中，如图7所示，所述下壳体4为圆柱形结构，在下壳体4中心设有下壳体螺钉孔4e，螺钉穿过下壳体螺钉孔4e将拉压力传感器12固定在下壳体4上，下壳体4外圈设有下壳体法兰面4b，在下壳体法兰面4b上均匀开设有四个下壳体螺纹孔4a、4c、4d、4f，外壳体3套设在下壳体4上，螺钉通过外壳体螺钉孔3j、3l、3m、3n和下壳体螺纹孔4a、4c、4d、4f配合将下壳体4与外壳体3锁紧。

在此具体实施例中，如图8所示，传感器支座11为圆柱形结构，在传感器支座11中心设有所述的传感器支座螺纹孔11b，拉压力传感器12通过与传感器支座螺纹孔11b配合固定在传感器支座11上，传感器支座11上均匀设有两个传感器支座沉头孔11a、11c，螺钉穿过传感器支座沉头孔11a、11c将传感器支座11与永磁体10固定。

在此具体实施例中，所述传感器支座11为绝磁的铝合金材质，固定传感器支座11和永磁体10的螺钉为绝磁的不锈钢材质。

在此具体实施例中，当为线圈9通入电流时，线圈9将在永磁体10的磁场下产生相应的运动，当通入的电流为简谐电流时，线圈9也将带动线圈骨架8做简谐运动。

本发明的另一实施例提供了一种音圈作动器动特性测试系统，包括如所述的音圈作动器动特性测试装置，还包括：

数据采集装置，与所述的拉压力传感器和所述加速度传感器电气连接，用于采集所述拉压力传感器和所述加速度传感器的数据信号；

比较分析装置，用于计算所述拉压力传感器和所述加速度传感器的数据信号的比值并判断音圈作动器的动质量。

当所述的线圈通入简谐电流后沿所述的永磁体轴线方向运动时，所述拉压力传感器12用于采集音圈作动器所输出的动态力信号，加速度传感器1用于采集音圈作动器动质量的运动加速度信号，根据牛顿第二定律，音圈作动器所输出的动态力信号与音圈作动器动质量的运动加速度信号的比值即为所求的音圈作动器的动质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，包括：

壳体，包括由上至下依次固定连接的上壳体、外壳体和下壳体，所述上壳体、外壳体均为空心结构；

拉压力传感器，通过螺钉固定在所述下壳体内侧；

传感器支座，通过螺纹固定在所述拉压力传感器上，并通过螺钉与音圈作动器的永磁体下端面固定连接；

弹性膜片，夹固设置在所述上壳体、外壳体之间；

加速度传感器，固定在所述弹性膜片上端面中部；

嵌件，固定地嵌入设置在所述弹性膜片下端面中部；

导柱，与所述音圈作动器的线圈骨架固定连接，所述导柱的上端与嵌件中部固定连接，下端与所述音圈作动器的永磁体的中心孔轴向滑动配合。

2.根据权利要求1所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，所述的上壳体为圆环状结构，位于中心的上壳体通孔的外侧开设有环形的上壳体压槽，与所述上壳体压槽所在的同一面上设有两个上壳体定位凸台，所述上壳体上沿周向均匀开设有若干上壳体螺钉孔。

3.根据权利要求1所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，所述外壳体上端面开设有位于外壳体通孔外侧的环形外壳体压槽，弹性膜片第一、第二凸筋分别嵌入到上壳体压槽和外壳体压槽中，所述外壳体上端面还开设有两个外壳体定位孔和若干外壳体螺纹孔，所述外壳体定位孔与所述上壳体定位凸台配合将上壳体与外壳体准确定位，螺钉穿过上壳体螺钉孔与外壳体螺纹孔配合将弹性膜片压紧；所述外壳体圆柱面上设有用于拉压力传感器连接线通过的外壳体侧孔；所述外壳体底端有外壳体法兰面，所述外壳体法兰面上均匀开设有若干外壳体螺钉孔。

4.根据权利要求1所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，所述的下壳体为圆柱形结构，所述下壳体中心设有下壳体螺钉孔，螺钉穿过所述下壳体螺钉孔将所述拉压力传感器下端固定在下壳体上，所述下壳体外圈设有下壳体法兰面，所述下壳体法兰面上均匀开设有若干下壳体螺纹孔，所述外壳体套设在下壳体上通过螺孔连为一体。

5.根据权利要求1所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，所述传感器支座为圆柱形结构，所述传感器支座中心设有传感器支座螺纹孔，所述拉压力传感器上端通过与传感器支座螺纹孔配合固定在传感器支座上，所述传感器支座上均匀设有若干传感器支座沉头孔，螺钉穿过所述传感器支座沉头孔将传感器支座与所述永磁体固定连接。

6.根据权利要求1所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，所述弹性膜片为橡胶材质的圆片状结构，所述弹性膜片上、下端面的边缘分别设置环形的第一、第二凸筋，所述所述弹性膜片下端面中部设置有弹性膜片凹槽，当嵌件带动橡胶膜片沿永磁体轴线方向运动时，在垂直于所述的弹性膜片表面方向运动时具有一定的刚度。

7.根据权利要求6所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，所述的嵌件上端面嵌入到所述的弹性膜片凹槽中，并通过硫化连接在一起，所述的嵌件下端通过螺纹与所述的导柱相连。

8.根据权利要求1所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，所述导柱的中部设置有圆形的导柱法兰面，所述导柱法兰面上开设有若干导柱螺钉孔，螺钉穿过所述导柱螺钉孔将导柱与线圈骨架固定连接，所述导柱的下端与所述永磁体的中心孔轴向滑动配合，使导柱和线圈骨架仅能沿永磁体轴线方向运动，所述导柱上端与嵌件通过螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的音圈作动器动特性测试装置，其特征在于，连接所述传感器支座和永磁体的螺钉为绝磁的不锈钢材质，所述导柱、传感器支座和线圈骨架均为绝磁的铝合金材质。

10.一种音圈作动器动特性测试系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的音圈作动器动特性测试装置，还包括：

数据采集装置，与所述的拉压力传感器和所述加速度传感器电气连接，用于采集所述拉压力传感器和所述加速度传感器的数据信号；

比较分析装置，用于计算所述拉压力传感器和所述加速度传感器的数据信号的比值并判断音圈作动器的动质量。