CN110907722B - 一种比例电磁铁的特性测试装置及动静态特性测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种比例电磁铁的特性测试装置及动静态特性测试方法，属于比例电磁铁测试技术领域。测试装置包括底座、位移调整单元、力传感器、位移传感器及连接机构；位移调整单元包括设有导槽的安装座，可拆卸地安装于该导槽内的丝杆螺母机构，及调整驱动电机；底座上设有用于容纳前述安装座的第一容纳槽；第一容纳槽的第一槽端壁部沿竖向朝上延伸布置的安装板部，第二槽端壁部用于安装调整驱动电机；安装座的两端部抵靠第一容纳槽的两槽端壁面地套装在第一容纳槽内，且与底座固定连接；导槽上的槽端壁部沿竖向朝上延伸而构成抵靠支撑部，用于补强安装板部的抗弯结构强度。该装置的结构紧凑，且测量结果准确，可广泛应用于电磁铁的测试技术领域中。

Description

一种比例电磁铁的特性测试装置及动静态特性测试方法

技术领域

本发明涉及比例电磁铁测试技术领域，具体地说，涉及一种比例电磁铁的特性测试装置及基于该测试装置所构建的动静态特性测试方法。

背景技术

比例电磁铁作为一种相对新型的电磁铁，与传统电磁铁的衔铁只停留在两个极限位置上不同的是，其衔铁位置取决于控制电信号的强弱，即其可在停止在两个极限位置之间的任一位置上，从而具有比传统电磁铁具有更广的应用范围与场景。此外，其相较于力矩马达等其他形式的电-机械转换器，不仅推力更大，且对油液污染不敏感，能在高频响、高精度的液压控制元件中发挥重要作用。

比例电磁铁在应用过程中，需知道其力-位移水平特性、工作行程等重要特性；为了获取其特性，现有测试方案也逐渐地由传统的“传感器+数据记录”模式发展为基于计算机技术的半自动化测试装置及自动化测试装置，例如，在公开号为CN201576058U及201984115U等的专利所公开文献的比例电磁铁的测试系统，包括用于控制整个测试系统的运行及对所采集的数据进行自动处理的上位机，用于数据及信号的中转传输的数据采集卡，及用于安装比例电磁铁、施加动静态测试边界条件与采集相关参数的测试装置；其中，测试装置具体包括位移传感器与力传感器。

为了能对比例电磁铁的动态和静态性能进行测试，会采用特定结构的测试装置，例如，采用公开号为CN105738083A的专利文献所公开一种能测试比例电磁铁的动态性能的电磁铁测试装置，如其附图所示，该测试装置包括底座1，位移调整单元，力传感器11，位移传感器21，用于连接力传感器11与位移调整单元的动子的连接机构，及将前述功能单元固定支撑在底座1上的支座；为了实现对比例电磁铁动态性能的测试，连接机构采用弹簧套筒结构，具体包括第一弹簧座25、弹簧24及第二弹簧座24；位移调整单元包括定向杆7、丝杆螺母6、丝杆5及用于驱使丝杆5转动的涡轮蜗杆装置2。

在测试过程中，手动利用把手驱使涡轮蜗杆装置2转动，从而驱使丝杆螺母机构依次通过定向杆7、力传感器11及连接机构而调整比例电磁铁17的衔铁位置，从而对测试动态性能的衔铁固定位移进行设置。其虽然能够对比例电磁铁的动态性能进行测试，但是该结构设置而导致其在测试过程中存在以下技术问题：

(1)若要更换连接结构以进行静态性能测试时，需先将比例电磁铁17拆下，才能对连接机构进行更换安装；(2)在静态测试过程中，基于手动调整衔铁位移，存在速度不均匀稳定的问题，导致测试数据不准确；(3)整体结构不够紧凑，且拆装不方便。

此外，基于上述测试系统的现有测试方法通常仅测试基于弹簧套筒的连接机构的动态特性，难以更全面地反映该比例电磁铁的特性，尤其是应用于液压阀时。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结构改进的比例电磁铁特性测试装置，以解决上述技术问题；

本发明的另一目的为提供一种基于上述特性测试装置的比例电磁铁特性测试方法，以便于进行静态测试与动态测试。

为了实现上述主要目的，本发明提供的特性测试装置用于测试比例电磁铁的特性，其包括底座及安装在底座上的位移调整单元、力传感器、位移传感器与连接机构，连接机构用于可拆卸地连接力传感器与比例电磁铁的衔铁；位移调整单元包括位移转换模块与调整驱动电机；位移转换模块包括设有导槽且为长方体状的安装座，及可拆卸地安装于导槽内的丝杆螺母机构；在丝杆螺母机构中，丝杆的两端部可转动地支撑在导槽的两端壁部上，丝杆螺母的每个侧面与导槽的槽壁面间由导轨滑块机构支撑限位，而可沿导槽长度方向往复滑动地卡持于导槽内；底座上设有长方体状的第一容纳槽；第一容纳槽的第一槽端壁部沿竖向朝上延伸而构成具有连接通孔的安装板部，用于可拆卸地安装比例电磁铁，第二槽端壁部用于安装调整驱动电机；安装座的两端部抵靠第一容纳槽的两槽端壁面地套装在第一容纳槽内，且与底座固定连接；导槽上与第一槽端壁部相抵接的槽端壁部沿竖向朝上延伸而构成抵靠支撑部，用于补强安装板部的抗弯结构强度；调整驱动电机的转子轴通过联轴器与丝杆的驱动端传动连接；位移传感器通过第一支座安装在底座上，力传感器通过第二支座安装在丝杆螺母上。

基于底座与位移转换模块的结构设置，从而可提高整体结构的整体性，基于位移转换模块的模块化设置而便于组装及更换；并可提高比例电磁铁的安装板部的抗弯强度，从而提高测量精度。基于丝杆螺母与安装座之间的卡槽导向结构，能有效的减少力传感器在位移改变过程中的偏转力而提高测试结果。基于该结构设置，可通过驱使位移传感器与连接机构的位置而便于对连接机构的更好，无需对比例电磁铁进行拆装，有效确保测试过程中的便利性与精确性。此外，采用电机进行驱动调整位移传感器的位置，有效提高测试的自动化程度，并能提高测试结果的准确性。

具体的方案为安装座的底板部及两端部对应地与底座的底板部及两端部通过螺钉而可拆卸地固定连接。

优选的方案为导槽上邻近第二槽端壁部的槽端壁部为块体结构，块体结构上设有用于容纳联轴器的第二容纳槽；调整驱动电机的定子壳通过螺钉而可拆卸地安装于第二槽端壁部的外侧壁面上，转子轴依次穿过设于第二槽端壁部与第二容纳槽的槽端壁部上的通孔后，与联轴器的输入端传动连接。

进一步的方案为底座由金属材料以一体成型的方式制成或由同一金属材料块经减料加工而成，安装座包括具有两端敞口的导槽部的本体；块体结构通过螺钉而可拆卸地固定在本体的一端部上，而封闭导槽部的一敞口端；导槽上与第一槽端壁部相抵接的槽端壁部及抵靠支撑部为同一板体结构的局部；板体结构通过螺钉而可拆卸地固定在本体的另一端部上，而封闭导槽部的另一敞口端。

优选的方案为调整驱动电机为谐波步进电机。

优选的方案为丝杆螺母的侧面部与导槽的槽壁面部中，一者内凹地形成有沿导槽长度方向布置的支撑卡槽，另一者外凸地形成有与卡槽相适配的支撑滑块部。

进一步的方案为丝杆螺母包括布设在其两端部上的端板，在垂直于丝杆轴向的横向上，端板具有相对丝杆螺母的本体部朝外突起的成形板部，支撑卡槽与支撑滑块部中的一者形成于该成形板部上。

优选的方案为位移传感器为激光位移传感器，激光位移传感器布设在力传感器背离安装板部的一侧，用于对固设在连接机构上的反光板的位置进行监测；第一支座上安装有手动调节机构，用于调整激光位移传感器与安装板部间的间距。

优选的方案为连接机构包括择一使用的连接杆体与弹簧套筒结构。以能利用两者中一者实现不同模式的特性测试。

为了实现上述另一目的，本发明提供的比例电磁铁特性测试方法基于上述优选方案所描述的特性测试装置进行的测试，包括以下步骤：

位移--力特性测试步骤，采用连接杆体连接力传感器与衔铁，控制调整驱动电机驱使衔铁在预定范围内往返移动一次，获取位移-力特性的测试数据；

电流--力特性测试步骤，在完成位移--力特性测试步骤后，控制调整驱动电机驱使衔铁移动至预定位置处，并使电磁铁激励电流在预定范围内连续循环一周期，获取电流-力特性的测试数据；

模拟弹簧负载特性测试步骤，在完成电流--力动态特性测试步骤后，将连接杆体替换成弹簧套筒结构，控制调整驱动电机驱使衔铁移动至预定位置处，并使电磁铁激励电流在预定范围内连续循环一周期，获取电流-力特性的测试数据。

附图说明

图1为由本发明实施例中特性测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中特性测试装置的立体图；

图3为本发明实施例中特性测试装置的轴向剖视图；

图4为本发明实施例中特性测试装置的结构分解图；

图5为本发明实施例中待测比例电磁铁的轴向剖视图；

图6为本发明实施例中底座的立体图；

图7为本发明实施例中位移转换模块的立体图；

图8为本发明实施例中位移转换模块的结构图；

图9为本发明实施例中力传感器、连接机构及第二支座的立体图；

图10为本发明实施例中第一支座与激光位移传感器的立体图；

图11为本发明实施例中特性测试方法的工作流程图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图10，本发明比例电磁铁的特性测试系统1包括直流电源10、比例放大器11、电流采样模块12、信号放大器13、数据采集卡14、上位机15及特性测试装置2；如图1至图3所示，被测试的比例电磁铁01固定地安装在特性测试装置2上。

其中，直流电源10选用24V线性电源，上位机15选用控制PC，比例放大器11选用数字式比例放大器，数据采集卡14为多功能数据采集卡，具体选用研华公司的PCIE-1816多功能采集卡，其内含16路16位A/D、最大采样率1MS/s、2路16位D/A、最大输出速率3MS/s以及24个5V/TTL电平的DIO端口，包含16路单端/8路差分模拟输入通道、2路模拟输出通道及3路5V/TTL电平的数字输出通道。

如图5所示，比例电磁铁01包括外壳010及安装在该外壳010内的衔铁011、磁芯管012、线圈013与LVDT位移传感器014，在测试过程中，对线圈013施加激励电流而驱使衔铁011动作。

如图2至图10所示，特性测试装置2包括底座3及安装在该底座3上的位移调整单元4、力传感器20、位移传感器21与连接机构22。位移传感器21采用高精度激光位移传感器进行构建，在本实施例中，其量程10mm，线性度±0.05％F.S.，最大测量频率9.4kHz，有效地提高位移测试精度。在使用过程中，底座3的底部螺纹孔与基座地面联接。

位移调整单元4用于驱动力传感器20与连接机构22沿衔铁011的轴线方向往复运动，具体包括位移转换模块5与调整驱动电机40，位移转换模块5包括设有导槽60且为长方体状的安装座6，及可拆卸地安装于该导槽60内的丝杆螺母机构7，丝杆螺母机构7包括丝杆70及与之旋合的丝杆螺母71构成；调整驱动电机40的转子轴41通过联轴器90与丝杆70的驱动端传动连接。为了提高对力传感器20与连接机构22的位移调整精度，调整驱动电机40采用伺服电机或步进电机进行构建，在本实施例中，具体选用谐波步进电机，其减速比为50:1，在驱动器分辨率设定为1000P/R时能输出0.0072°/脉冲的分辨率，在给定脉冲频率为500Hz时，运动平台的速度可达到20μm/s，在不考虑机械间隙和弹性变形等因素时的直线运动分辨率可达0.04μm/脉冲，有效地确保驱动精度而提高检测精度。为防止加工误差对实验测试所造成的影响，联轴器90选用高减振能力橡胶型挠性联轴器，以允许0.15mm的偏心和1.5°的偏角，而有助于抑制步进电机驱动时的速度偏差。

如图6所示，底座3大致为长方体结构，其上设有长方体状的第一容纳槽30，用于安装位移调整单元4，具体由底板部31、槽侧壁板部32、槽侧壁板部33、第一槽端壁部34及第二槽端壁部35，用于围成两端封闭的第一容纳槽30；在本实施例中，底座3为一体结构，具体为由金属材料以一体成型方式制成或由同一金属材料块经铣削料等减料加工而成，一体成型方式可选用浇铸等；此外，还可采用3D打印的方式制成。

第一容纳槽30的第一槽端壁部34沿竖向朝上延伸而构成具有连接通孔36的安装板部37，用于可拆卸地安装比例电磁铁01，第一槽端壁部34与安装板部37为一体的板块结构，大致以图6中的虚线370为分界线；第二槽端壁部35用于安装调整驱动电机40，具体地，在第二槽端壁部35上设有供调整驱动电机40的转子轴41穿过的穿过孔38，及用于与螺栓配合而固定调整驱动电机40的安装螺孔391、392。

如图7及图8所示，安装座6包括具有两端敞口的导槽部的本体62、块体结构63及板体结构64，块体结构63通过螺钉651而可拆卸地固定在本体62的一端部上，而封闭其上导槽部的一敞口端；板体结构64通过螺钉652而可拆卸地固定在本体62的另一端部上，而封闭其上导槽部的另一敞口端，即利用块体结构63与板体结构64封闭导槽部的两个敞口端而构成本实施例中的导槽60，在本实施例中，板体结构64的高度高于本体62，从而在竖向上形成伸出至位于本体62上方的抵靠支撑部641，即板体结构64由抵靠支撑部641与构成导槽60的槽端壁部的板部构成，且二者为同一板体结构。

丝杆70的两端部可转动地支撑在导槽60的两槽端壁部上，具体为在块体结构63与板体结构64上设有轴承孔，在该轴承孔内套装有套装在丝杆70的两端部上的支撑轴承，以用于可转动地支撑丝杆70的两端部；丝杆螺母71包括与丝杆70旋合配合的本体部72及固设在本体部72的轴向两端部上端板73与端板74，在垂直于丝杆70轴向的横向上，两个端板的两侧部均具有相对本体部72朝外突起的成形板部，在该成形部上成形有支撑滑块部75，对应地在导槽60的两侧槽壁面部上形成有与支撑滑块部75相适配的支撑卡槽61，二者相适配而构成导轨滑块机构；即在本实施例中，丝杆螺母71上的两个侧面与导槽60的槽壁面间由导轨滑块机构支撑限位，而可沿导槽60长度方向往复滑动地卡持于该导槽60内，有效地平衡因丝杆70旋转过程中对丝杆螺母71所产生的扭转力，而提高测试进度。在本实施例中，通过在导槽60的两侧槽壁上的U形断面形状的外侧轨道，增强了对力矩和扭转的刚性，保证固定位置的准确性。

在安装过程中，安装座6的两端部抵靠第一容纳槽30的两端槽端壁面地套装在该第一容纳槽30内，且与底座3固定连接；在本实施例中，安装座6的底板部、两端部及两侧板对应地与底座3的底板部、两端部及两侧板通过螺钉而可拆卸地固定连接，即导槽60上与第一槽端壁部34内相抵接的槽端壁部及抵靠支撑部621，并通过螺钉将两者固连成一体结构，用于补强安装板部37的抗弯结构强度，有效地提高了测量精度，而导槽60上邻近第二槽端壁部35的槽端壁部为块体结构63，该块体结构63上设有用于容纳联轴器90的第二容纳槽630；调整驱动电机40的定子壳通过螺钉而可拆卸地安装于第一容纳槽30的第二槽端壁部35的外侧壁面上，可适配方形与圆形比例电磁铁两种型号，方形比例电磁铁通过均布的四个M5螺纹孔与底座侧端面联接，而圆形电磁铁通过M20X1螺纹孔与底座3的侧端面联接。此外，第一槽端壁部34上方开有U形口371，以避让比例电磁铁接线端，而防止其与端面发生干涉现象。转子轴41依次穿过设于该第二槽端壁部35与第二容纳槽630的槽端壁部上的通孔后，与联轴器90的输入端传动连接。

在本实施例中，位移传感器21选用激光位移传感器，其通过第一支座92安装在底座3上；采用高精度激光位移传感器测量待测比例电磁铁01的衔铁011的位移，以能精确测量；在本实施例中，由于激光位移传感器量程起点为60mm，需在第一支座92上安装有手调位移平台94，并通过位移传感器支架93将移位传感器21固定于在该手调位移平台94上，以使用手调位移平台94实现激光位移传感器测量起点的调整，以防止圆盘型推杆挡光片处于位移传感器21的量程之外。如图2所示，在本实施例中，第一支座92为横跨第一容纳槽30的两槽侧壁端面上的支撑块结构。

如图2及图3所示，为了避免不同型号的比例电磁铁01对激光位移传感器的光路210造成遮挡，需要进行升降式调整，在本实施例中，将激光位移传感器布设在力传感器20背离用于安装比例电磁铁01的安装板部的一侧，并通过对固设在连接机构22上的反光板的位置进行监测，而实现对衔铁011的位移监测；其中，手调位移平台94构成本实施例中的手动调节机构，以用于调整激光位移传感器与安装板部间的间距。

如图2及图3所示，力传感器20通过第二支座95安装在丝杆螺母71上，在第二支座95的一侧上设有台肩950，用于实现力传感器支架96的定位，而力传感器20则通过螺纹分别与连接机构22及力传感器支架96刚性固定，从而实现对衔铁电磁力的测量。

为了能对比例电磁铁01的静态特性与动态特性的测量，连接机构22包括择一使用的连接杆体与弹簧套筒结构，即在测量过程中，从二者中选择一者利用螺纹结构连接力传感器20与衔铁011。

在使用过程中，多功能数据采集卡14支持数字输出功能、模拟输出和模拟输入等功能，上位机15一方面通过多功能数据采集卡14的数字输出功能控制步进电机驱动器，调整丝杆螺母71的位置，另一方面使用模拟输出功能给定数字式比例放大器11的参考信号，根据测试项目的需求改变比例电磁铁的线圈013中的激励电流，同时利用模拟输入功能分别采集数字式比例放大器的给定信号、电流信号、力传感器信号以及激光位移传感器信号，由上位机统一进行数据分析；数字式比例放大器11的电流驱动能力也满足比例电磁铁的测试需求；即在工作过程中，力传感器20与位移传感器21通过数据采集卡14向上位机15输出检测数据；电流采样模块12用于对比例电磁铁01的激励电流进行实时采样，并向上位机15输出电流采样信号；上位机15通过数据采集卡14向比例放大器11输出控制信号，以控制比例放大器11对直流电源10所输出的电流进行放大，并向调整驱动电机40输出控制电流。

基于前述特性测试系统1能对比例电磁铁01进行静动态特性与动态特性的测试；其中，静态特性测试包括位移-力特性、电流-力特性、阶跃响应特性以及频率响应特性。在测试过程中，上位机15一方面通过多功能数据采集卡14的数字输出功能控制电机驱动器，调整丝杆螺母71的位置，另一方面使用模拟输出功能给定数字式比例放大器11的参考信号，根据测试项目的需求控制电磁铁上的线圈013中的电流，同时利用模拟输入功能分别采集比例放大器11的给定信号、电流信号、力传感器20以及位移传感器信号21，以供后续分析，具体过程如下：

(1)位移-力特性测试，保持电磁铁激励电流恒定，控制位移转换模块5，使安装于其上的力传感器20与连接机构22缓慢地推动衔铁011，并在全行程内往返一周，分析此时衔铁位移与电磁力的关系。根据电磁铁图纸确定比例电磁铁01大致全行程工作范围，防止测试过程中力传感器将衔铁011推至行程末端。在上位机的操控界面的“波形选项”下拉列表中选择直流，设置偏置为所需电流值，并确保数字式比例放大器输出了对应的线圈电流。然后设定“PWM脉冲数”为全行程对应的脉冲数，并确保运行方向与所需方向一致。开始进行“连续采样”，保存位移-力特性测试数据，再点击“PWM功能的脉冲输出”按钮，使得电机运行。最后停止数据采集功能与线圈电流给定，转至数据分析模块对位移-力特性测试数据进行后处理。

(2)电流-力特性测试，其分析过程与位移-力中相似，不过在进行电流-力特性测试时保持恒定的是衔铁位移，激励电流则从0逐渐增大至额定电流，随后又缓慢减小为0，所以数据分段的依据是电流的最大值。由于电磁铁衔铁后端带有刚度较小的复位弹簧，测试过程中始终存在输出力，故电流-力特性分析的重采样过程的结束条件更改为激励电流取值减小至0，程序中电流重采样的间隔Δi为0.5mA。相关标准中对电流滞环的定义是对应相同输出力的往返电流之差的最大值，因此还需要以电磁力为自变量对激励电流进行重采样以获取往返过程中最大的电流差值。

(3)阶跃响应分析，动态特性分析需要考虑电磁铁衔铁处于固定位置和受到弹簧作用力下运动的两种模式，后者还包括衔铁位移的动态响应参数。该模块采用LabVIEW波形测量函数库中的瞬态测量函数计算上升时间、下降时间等参数。为增加计算结果的准确性，可在调用函数之前先从多个周期的响应曲线中截取出一个完整周期的响应数据。

(4)频率响应特性分析，对离散时域信号的频率分析最常用的方法是采用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)，根据不同频率下电磁铁输出力以及衔铁位移的幅值、相位变化可得到幅值衰减至-3dB的幅频宽和相位滞后达到90°时的相频宽。采用LabVIEW波形测量函数库中的提取单频信息函数，可以对多通道采样数据进行FFT计算，并输出各通道数据的频率、幅值和相位。

即本发明上位机15通过多功能数据采集卡14的模拟输出功能给定数字式比例放大器的参考信号，向比例电磁铁01线圈中加载驱动电流，力传感器20采集待测比例电磁铁01在驱动电流下的电磁力，激光位移传感器21采集待测比例电磁铁01衔铁的实际位移，多功能采集卡14将驱动电流、检测电流以及相对应的电磁力和位移大小传入上位机15，上位机15能够得到并确定待测比例电磁铁01的位移-力、电流-力、阶跃相应、频率响应等特性，整个测试系统结构简单，操作方便，可对满足安装接口要求的不同类型电磁铁完成试验测试工作，实验数据准确可靠，可用于比例电磁铁性能指标的评价测试，为比例电磁铁的研究与生产提供有力支撑。

力传感器20用于采集测试过程中比例电磁铁电磁力大小，在静态性能测试过程中，力传感器20通过圆盘型推杆实现与电磁铁衔铁的接触，而在动态性能测试过程中，力传感器20通过弹簧套筒替代圆盘型推杆进行弹簧力传递，其中使用的弹簧刚度等参数与实际负载一致。在进行衔铁在弹簧负载力作用下的动态测试时，可采用弹簧套筒代替圆盘形推杆进行弹簧力传递，实现比例电磁铁模拟弹簧负载情况下动态性能的测试。

具体地，为了适应于阀的需要，如图11所示，本实施例中的测试方法包括以下步骤：

位移--力特性测试步骤S1，采用连接杆体连接力传感器与衔铁，控制调整驱动电机驱使衔铁在预定范围内往返移动一次，获取位移-力特性的测试数据。在本实施例中，连接杆体采用圆盘型推杆进行构建。

电流--力特性测试步骤S2，在完成位移--力特性测试步骤后，控制调整驱动电机驱使衔铁移动至预定位置处，并使电磁铁激励电流在预定范围内连续循环一周期，获取电流-力特性的测试数据。

模拟弹簧负载特性测试步骤S3，在完成位移--力动态特性测试步骤后，将连接杆体替换成弹簧套筒结构，控制伺服电机驱使衔铁移动至预定位置处，并使电磁铁激励电流在预定范围内连续循环一周期，获取电流-力特性的测试数据。

本申请具有以下技术效果：

底座3与位移转换模块5的结构及安装连接关系，使得其具有抗弯能力，定位精度和反复定位精度高，可以实现比例电磁铁衔铁的准确进给。位移传感器量程大，线性度高，可以实现对动衔铁位移的精确测量。通过更换圆盘形推杆为弹簧套筒，可以实现比例电磁铁模拟弹簧负载情况下动态性能的测试。上位机软件通过LabVIEW进行编写，可对采集卡上如超时、采样频率、采样点等参数及如波形、频率、幅值、偏置输出波形参数进行设置，可通过输入脉冲数和改变运行方向实现比例电磁铁衔铁位移和运动方向的控制，可通过连续采样对采集数据进行存储并在相应数据分析模块中对数据进行自动化处理。

Claims (11)

1.一种比例电磁铁的特性测试装置，包括底座及安装在所述底座上的位移调整单元、力传感器、位移传感器与连接机构，所述连接机构用于可拆卸地连接所述力传感器与所述比例电磁铁的衔铁，其特征在于：

所述位移调整单元包括位移转换模块与调整驱动电机；所述位移转换模块包括设有导槽且为长方体状的安装座，及可拆卸地安装于所述导槽内的丝杆螺母机构；在所述丝杆螺母机构中，丝杆的两端部可转动地支撑在所述导槽的两端壁部上，丝杆螺母的每个侧面与所述导槽的槽壁面间由导轨滑块机构支撑限位，而可沿导槽长度方向往复滑动地卡持于所述导槽内；

所述底座上设有长方体状的第一容纳槽；所述第一容纳槽的第一槽端壁部沿竖向朝上延伸而构成具有连接通孔的安装板部，用于可拆卸地安装所述比例电磁铁，第二槽端壁部用于安装所述调整驱动电机；所述安装座的两端部抵靠所述第一容纳槽的两槽端壁面地套装在所述第一容纳槽内，且与所述底座固定连接；所述导槽上与所述第一槽端壁部相抵接的槽端壁部沿所述竖向朝上延伸而构成抵靠支撑部，用于补强所述安装板部的抗弯结构强度；所述调整驱动电机的转子轴通过联轴器与所述丝杆的驱动端传动连接；所述位移传感器通过第一支座安装在所述底座上，所述力传感器通过第二支座安装在所述丝杆螺母上。

2.根据权利要求1所述的特性测试装置，其特征在于：

所述安装座的底板部及两端部对应地与所述底座的底板部及两端部通过螺钉而可拆卸地固定连接。

3.根据权利要求2所述的特性测试装置，其特征在于：

所述导槽上邻近所述第二槽端壁部的槽端壁部为块体结构，所述块体结构上设有用于容纳所述联轴器的第二容纳槽；

所述调整驱动电机的定子壳通过螺钉而可拆卸地安装于所述第二槽端壁部的外侧壁面上，转子轴依次穿过设于所述第二槽端壁部与所述第二容纳槽的槽端壁部上的通孔后，与所述联轴器的输入端传动连接。

4.根据权利要求1所述的特性测试装置，其特征在于：

所述导槽上邻近所述第二槽端壁部的槽端壁部为块体结构，所述块体结构上设有用于容纳所述联轴器的第二容纳槽；

所述调整驱动电机的定子壳通过螺钉而可拆卸地安装于所述第二槽端壁部的外侧壁面上，转子轴依次穿过设于所述第二槽端壁部与所述第二容纳槽的槽端壁部上的通孔后，与所述联轴器的输入端传动连接。

5.根据权利要求4所述的特性测试装置，其特征在于：

所述底座由金属材料以一体成型的方式制成或由同一金属材料块经减料加工而成，所述安装座包括具有两端敞口的导槽部的本体；所述块体结构通过螺钉而可拆卸地固定在所述本体的一端部上，而封闭所述导槽部的一个敞口端；所述导槽上与所述第一槽端壁部相抵接的槽端壁部及所述抵靠支撑部为同一板体结构的局部；所述板体结构通过螺钉而可拆卸地固定在所述本体的另一端部上，而封闭所述导槽部的另一个敞口端。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的特性测试装置，其特征在于：

所述调整驱动电机为谐波减速步进电机。

7.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的特性测试装置，其特征在于：

所述丝杆螺母的侧面部与所述导槽的槽壁面部中，一者内凹地形成有沿所述导槽长度方向布置的支撑卡槽，另一者外凸地形成有与所述支撑卡槽相适配的支撑滑块部。

8.根据权利要求7所述的特性测试装置，其特征在于：

所述丝杆螺母包括布设在其两端部上的端板，在垂直于丝杆轴向的横向上，所述端板具有相对所述丝杆螺母的本体部朝外突起的成形板部，所述支撑卡槽与所述支撑滑块部中的一者形成于所述成形板部上。

9.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的特性测试装置，其特征在于：

所述位移传感器为激光位移传感器，所述激光位移传感器布设在所述力传感器背离所述安装板部的一侧，用于对固设在所述连接机构上的反光板的位置进行监测；

所述第一支座上安装有手动调节机构，用于调整所述激光位移传感器与所述安装板部间的间距。

10.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的特性测试装置，其特征在于：

所述连接机构包括择一使用的连接杆体与弹簧套筒结构。

11.一种比例电磁铁的动静态特性测试方法，其特征在于，所述动静态特性测试方法基于权利要求10所述的特性测试装置进行的测试，包括以下步骤：

位移--力特性测试步骤，采用所述连接杆体连接所述力传感器与所述衔铁，控制所述调整驱动电机驱使所述衔铁在预定范围内往返移动一次，获取位移-力特性的测试数据；

电流--力特性测试步骤，在完成所述位移--力特性测试步骤后，控制所述调整驱动电机驱使所述衔铁移动至预定位置处，并使电磁铁激励电流在预定范围内连续循环一周期，获取电流-力特性的测试数据；

模拟弹簧负载特性测试步骤，在完成所述电流--力特性测试步骤后，将所述连接杆体替换成所述弹簧套筒结构，控制所述调整驱动电机驱使所述衔铁移动至预定位置处，并使电磁铁激励电流在预定范围内连续循环一周期，获取电流--力特性的测试数据。

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