CN111596107B - 一种电磁涡流模拟及测试平台 - Google Patents

一种电磁涡流模拟及测试平台 Download PDF

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Abstract

一种电磁涡流模拟及测试平台，属于测试装备领域，结构上由移动机构、旋转机构、模拟电流装置、夹具和被测对象组成。模拟电流装置产生交变电磁场，被测对象表面产生感应电动势形成涡流，当穿过罗柯线圈的磁通发生变化时，罗柯线圈上会产生涡流，从而在线圈两端感应出电压，积分器将输出电压信号积分后还原为电流信号，从而获得流过线圈的电流大小和涡流分布。移动机构和旋转机构完成被测对象在磁场中位置和朝向的调整，夹具通过夹板和螺母完成对被测对象的夹持。本发明结构新颖，工作原理清晰，通过改变模拟电流装置中圆筒电线座、被测对象、支架等结构形式，可实现不同交变电磁场下不同结构形式被测对象在不同相对位置的电磁涡流模拟及测试。

Description

一种电磁涡流模拟及测试平台
技术领域
本发明属于测试装备领域，涉及一种电磁涡流测试装置，特别是一种电磁涡流模拟及测试平台。
背景技术
目前，一些机械设备在工作过程中难免受到自身或者外界瞬态电磁场的影响，从而在设备零部件上产生涡流，进而影响其正常工作。为了测试机械设备零部件在瞬态电磁场作用下的涡流分布，没有现成测试产品，这为工程测试提出了一个难题，在国内相关研究领域中，难以找到不同交变电磁场下不同结构形式被测对象在不同相对位置的电磁涡流模拟及测试平台。为获得这些零部件在瞬态电磁场作用下的涡流分布，并以此来指导工程应用，开发和设计一种电磁涡流模拟及测试平台具有重要科学意义。
发明内容
本发明的目的是针对机械设备零部件在瞬态电磁场作用下的涡流测试问题，提出一种电磁涡流模拟及测试平台，以实现不同交变电磁场下不同结构形式被测对象在不同相对位置的电磁涡流模拟及测试。
本发明的技术方案：一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述电磁涡流模拟及测试平台由移动机构、旋转机构、模拟电流装置、夹具、涡流测量装置和被测对象组成；
所述移动机构由X轴桁架、第一端板、第一安装板、第一电机、第一滚珠丝杠、第一移动座、第一导轨、第一滑块、Y轴桁架、第二端板、第二安装板、第二电机、第二滚珠丝杠、第二移动座、第二导轨、第二滑块、第一移动板、第三安装板、Z轴桁架、第三端板、第三电机、第三滚珠丝杠、第三移动座、第三导轨、第三滑块和第二移动板构成；所述X轴桁架两端外侧分别设置第一端板和第一安装板，所述第一移动座固定设置在与所述第一端板和第一安装板相接的第一滚珠丝杠上，所述第一滚珠丝杠与固定在第一端板上的第一电机相连，所述第一导轨水平固定在所述X轴桁架上；所述Y轴桁架与第一滑块和第一移动座连接固定，并在第一电机的推动作用下沿着第一导轨做直线运动，所述第二端板和第二安装板分别设置在所述Y轴桁架两端，所述第二移动座安装在与第二端板和第二安装板相接的第二滚珠丝杠上，所述第二滚珠丝杠与固定在第二端板上的第二电机相连，所述第二导轨设置在所述Y轴桁架上，所述第三安装板通过第一移动板与第二移动座和第二滑块连接固定，并在第二电机的推动作用下沿着第二导轨做直线运动，所述第三端板固定安装在与第三安装板相接的Z轴桁架上，所述第三移动座固定设置在与第三端板和第三安装板相接的第三滚珠丝杠上，所述第三滚珠丝杠与固定在第三端板上的第三电机相连，所述第三导轨安装在所述Z轴桁架上，所述第二移动板与第三移动座和第三滑块连接固定，并在第三电机的推动作用下沿着第三导轨做直线运动；
所述旋转机构由底座、回转支承、电机座、第四电机、齿轮和旋转平板构成；所述旋转平板安装在与底座固定连接的回转支承上，所述第四电机安装在所述电机座上，所述旋转平板通过回转支承和齿轮与第四电机相连，并在第四电机的作用下旋转，所述X轴桁架固定在所述旋转平板上；
所述模拟电流装置由圆筒电线座、导线、电线夹和支撑架构成；所述导线通过电线夹安装在所述圆筒电线座上，所述圆筒电线座固定设置在所述支撑架上；
所述夹具由支架、夹板和螺母构成；所述支架固定设置在所述第二移动板上，所述被测对象通过夹板和螺母安装在所述支架上；所述夹具通过夹板和螺母完成对被测对象的夹持；
所述涡流测量装置由罗柯线圈和积分器构成；所述罗柯线圈固定设置在所述被测对象表面，所述罗柯线圈与积分器相连；
所述移动机构和旋转机构完成被测对象在磁场中位置和朝向的调整，所述模拟电流装置生成交变磁场，被测对象表面产生感应电动势形成涡流，穿过罗柯线圈的磁通产生变化，罗柯线圈有电流通过，从而在线圈两端感应出电压，所述积分器将输出电压信号积分后还原为电流信号，从而获得流过罗柯线圈的电流大小，通过布置多个线圈，获得被测对象的涡流分布。
所述第一端板、第二端板、第三端板、第一安装板、第二安装板和第三安装板上均安装了限位块，防止不同方向的桁架运动时发生碰撞。
所述第一安装板、第二安装板和第三安装板中均设有单列轴承，安装滚珠丝杠时，丝杆轴插入单列轴承，并用止推环进行固定。
所述第一电机、第二电机、第三电机的输出轴均通过弹性联轴器分别与第一滚珠丝杠、第二滚珠丝杠、第三滚珠丝杠联接。
所述第一移动座、第二移动座、第三移动座均固定安装在各自丝杠的螺母支座上，并在电机的作用下沿着桁架的轴线移动。
所述圆筒电线座表面设有便于导线安装的凹槽，其整体结构为直圆筒形，其结构周围均布若干导线，通过增减导线个数和电流，可以产生所需瞬态电磁场。
所述圆筒电线座与支撑架通过花键联接，圆筒电线座表面上设置内花键，支撑架表面上设置外花键。
所述导线两端分别与外部供电装置的“+”“-”极相连，每一根导线连接一个单独的供电装置。
所述圆筒电线座、支撑架、支架和夹板的材料均为环氧树脂，防止漏电和干扰涡流在被测对象上的形成。
所述罗柯线圈在被测对象表面绕成矩形环，且整体呈“回”字型分布。
本发明的有益效果为：本发明提出的一种电磁涡流模拟及测试平台，结构上由移动机构、旋转机构、模拟电流装置、夹具和被测对象组成。模拟电流装置产生交变电磁场，被测对象表面产生感应电动势形成涡流，当穿过罗柯线圈的磁通发生变化时，罗柯线圈上会产生涡流，从而在线圈两端感应出电压，积分器将输出电压信号积分后还原为电流信号，从而获得流过线圈的电流大小，通过布置多个线圈，则可获得涡流分布。移动机构和旋转机构完成被测对象在磁场中位置和朝向的调整，夹具通过夹板和螺母完成对被测对象的夹持。本发明结构新颖，工作原理清晰，通过改变模拟电流装置中圆筒电线座、被测对象、支架等结构形式，可实现不同交变电磁场下不同结构形式被测对象在不同相对位置的电磁涡流模拟及测试。
附图说明
图1 为本发明总体三维结构示意图。
图2 为本发明中移动机构的结构示意图。
图3 为本发明中旋转机构的结构示意图。
图4 为本发明中模拟电流装置的结构示意图。
图5 为本发明中夹具的结构示意图。
图6 为本发明中涡流测量装置的结构示意图。
图7 为本发明中模拟电流装置的内部结构示意图。
图中：移动机构100、X轴桁架101、第一端板102、第一安装板103、第一电机104、第一滚珠丝杠105、第一移动座106、第一导轨107、第一滑块108、Y轴桁架109、第二端板110、第二安装板111、第二电机112、第二滚珠丝杠113、第二移动座114、第二导轨115、第二滑块116、第一移动板117、第三安装板118、Z轴桁架119、第三端板120、第三电机121、第三滚珠丝杠122、第三移动座123、第三导轨124、第三滑块125、第二移动板126、旋转机构200、底座201、回转支承202、电机座203、第四电机204、齿轮205、旋转平板206、模拟电流装置300、圆筒电线座301、导线302、电线夹303、支撑架304、夹具400、支架401、夹板402、螺母403、涡流测量装置500、罗柯线圈501、积分器502、被测对象600。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种电磁涡流模拟及测试平台，由移动机构100、旋转机构200、模拟电流装置300、夹具400、涡流测量装置500和被测对象600组成。
如图2所示，一种电磁涡流模拟及测试平台，移动机构100由X轴桁架101、第一端板102、第一安装板103、第一电机104、第一滚珠丝杠105、第一移动座106、第一导轨107、第一滑块108、Y轴桁架109、第二端板110、第二安装板111、第二电机112、第二滚珠丝杠113、第二移动座114、第二导轨115、第二滑块116、第一移动板117、第三安装板118、Z轴桁架119、第三端板120、第三电机121、第三滚珠丝杠122、第三移动座123、第三导轨124、第三滑块125和第二移动板126构成；X轴桁架101固定旋转平板206上，X轴桁架101两端外侧分别设置第一端板102和第一安装板103，第一移动座106固定设置在与第一端板102和第一安装板103相接的第一滚珠丝杠105上，第一滚珠丝杠105与固定在第一端板102上的第一电机104相连，第一导轨107水平固定在X轴桁架101上，Y轴桁架109与第一滑块108和第一移动座106连接固定，并在第一电机104的推动作用下沿着第一导轨107做直线运动，第二端板110和第二安装板111分别设置在Y轴桁架109两端，第二移动座114安装在与第二端板110和第二安装板111相接的第二滚珠丝杠113上，第二滚珠丝杠113与固定在第二端板110上的第二电机112相连，第二导轨115设置在Y轴桁架109上，第三安装板118通过第一移动板117与第二移动座114和第二滑块116连接固定，并在第二电机112的推动作用下沿着第二导轨115做直线运动，第三端板120固定安装在与第三安装板118相接的Z轴桁架119上，第三移动座123固定设置在与第三端板120和第三安装板118相接的第三滚珠丝杠122上，第三滚珠丝杠122与固定在第三端板120上的第三电机121相连，第三导轨124安装在Z轴桁架119上，第二移动板126与第三移动座123和第三滑块125连接固定，并在第三电机121的推动作用下沿着第三导轨124做直线运动。
如图3所示，一种电磁涡流模拟及测试平台，旋转机构200由底座201、回转支承202、电机座203、第四电机204、齿轮205和旋转平板206构成；旋转平板206安装在与底座201固定连接的回转支承202上，第四电机204安装在电机座203上，旋转平板206通过回转支承202和齿轮205与第四电机204相连，并在第四电机204的作用下旋转。
如图4所示，一种电磁涡流模拟及测试平台，模拟电流装置300由圆筒电线座301、导线302、电线夹303和支撑架304构成；导线302通过电线夹303安装在圆筒电线座301上，圆筒电线座301固定设置在支撑架304上。
如图5所示，一种电磁涡流模拟及测试平台，夹具400由支架401、夹板402和螺母403构成；支架401固定设置在第二移动板126上，被测对象600通过夹板402和螺母403安装在支架401上。
如图6所示，一种电磁涡流模拟及测试平台，涡流测量装置500由罗柯线圈501和积分器502构成；罗柯线圈501固定设置在被测对象600表面，罗柯线圈501与积分器502相连。
如图1-7所示，一种电磁涡流模拟及测试平台，端板和安装板上均安装了限位块，防止不同方向的桁架运动时发生碰撞；安装板中设有单列轴承，安装滚珠丝杠时，丝杆轴插入单列轴承，并用止推环进行固定；电机输出轴通过弹性联轴器与滚珠丝杠联接；移动座固定安装在丝杆的螺母支座上，并在电机的作用下沿着桁架的轴线移动；圆筒电线座301表面设有便于导线302安装的凹槽，其整体结构可为直圆筒形，其结构周围均布若干导线302，通过增减导线302个数和电流，可以产生所需瞬态电磁场；圆筒电线座301与支撑架304通过花键联接，圆筒电线座301表面上设置内花键，支撑架304表面上设置外花键；导线302两端分别与外部供电装置的“+”“-”极相连，每一根导线302连接一个单独的供电装置；圆筒电线座301、支撑架304、支架401和夹板402的材料均为环氧树脂，防止漏电和干扰涡流在被测对象600上的形成；罗柯线圈在被测对象600表面绕成矩形环，且整体呈“回”字型分布；模拟电流装置300生成交变磁场，被测对象600表面产生感应电动势形成涡流，穿过罗柯线圈501的磁通产生变化，罗柯线圈501有电流通过，从而在线圈两端感应出电压，所述积分器502将输出电压信号积分后还原为电流信号，从而获得流过罗柯线圈501的电流大小，通过布置多个线圈，则可获得被测对象600的涡流分布。移动机构100和旋转机构200完成被测对象600在磁场中位置和朝向的调整，夹具400通过夹板402和螺母403完成对被测对象600的夹持。

Claims (8)

1.一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述电磁涡流模拟及测试平台由移动机构(100)、旋转机构(200)、模拟电流装置(300)、夹具(400)、涡流测量装置(500)和被测对象(600)组成；
所述移动机构(100)由X轴桁架(101)、第一端板(102)、第一安装板(103)、第一电机(104)、第一滚珠丝杠(105)、第一移动座(106)、第一导轨(107)、第一滑块(108)、Y轴桁架(109)、第二端板(110)、第二安装板(111)、第二电机(112)、第二滚珠丝杠(113)、第二移动座(114)、第二导轨(115)、第二滑块(116)、第一移动板(117)、第三安装板(118)、Z轴桁架(119)、第三端板(120)、第三电机(121)、第三滚珠丝杠(122)、第三移动座(123)、第三导轨(124)、第三滑块(125)和第二移动板(126)构成；所述X轴桁架(101)两端外侧分别设置第一端板(102)和第一安装板(103)，所述第一移动座(106)固定设置在与所述第一端板(102)和第一安装板(103)相接的第一滚珠丝杠(105)上，所述第一滚珠丝杠(105)与固定在第一端板(102)上的第一电机(104)相连，所述第一导轨(107)水平固定在所述X轴桁架(101)上；所述Y轴桁架(109)与第一滑块(108)和第一移动座(106)连接固定，并在第一电机(104)的推动作用下沿着第一导轨(107)做直线运动，所述第二端板(110)和第二安装板(111)分别设置在所述Y轴桁架(109)两端，所述第二移动座(114)安装在与第二端板(110)和第二安装板(111)相接的第二滚珠丝杠(113)上，所述第二滚珠丝杠(113)与固定在第二端板(110)上的第二电机(112)相连，所述第二导轨(115)设置在所述Y轴桁架(109)上，所述第三安装板(118)通过第一移动板(117)与第二移动座(114)和第二滑块(116)连接固定，并在第二电机(112)的推动作用下沿着第二导轨(115)做直线运动，所述第三端板(120)固定安装在与第三安装板(118)相接的Z轴桁架(119)上，所述第三移动座(123)固定设置在与第三端板(120)和第三安装板(118)相接的第三滚珠丝杠(122)上，所述第三滚珠丝杠(122)与固定在第三端板(120)上的第三电机(121)相连，所述第三导轨(124)安装在所述Z轴桁架(119)上，所述第二移动板(126)与第三移动座(123)和第三滑块(125)连接固定，并在第三电机(121)的推动作用下沿着第三导轨(124)做直线运动；
所述旋转机构(200)由底座(201)、回转支承(202)、电机座(203)、第四电机(204)、齿轮(205)和旋转平板(206)构成；所述旋转平板(206)安装在与底座(201)固定连接的回转支承(202)上，所述第四电机(204)安装在所述电机座(203)上，所述旋转平板(206)通过回转支承(202)和齿轮(205)与第四电机(204)相连，并在第四电机(204)的作用下旋转，所述X轴桁架(101)固定在所述旋转平板(206)上；
所述模拟电流装置(300)由圆筒电线座(301)、导线(302)、电线夹(303)和支撑架(304)构成；所述导线(302)通过电线夹(303)安装在所述圆筒电线座(301)上，所述圆筒电线座(301)固定设置在所述支撑架(304)上；
所述夹具(400)由支架(401)、夹板(402)和螺母(403)构成；所述支架(401)固定设置在所述第二移动板(126)上，所述被测对象(600)通过夹板(402)和螺母(403)安装在所述支架(401)上；所述夹具(400)通过夹板(402)和螺母(403)完成对被测对象(600)的夹持；
所述涡流测量装置(500)由罗柯线圈(501)和积分器(502)构成；所述罗柯线圈(501)固定设置在所述被测对象(600)表面，所述罗柯线圈(501)与积分器(502)相连；
所述移动机构(100)和旋转机构(200)完成被测对象(600)在磁场中位置和朝向的调整，所述模拟电流装置(300)生成交变磁场，被测对象(600)表面产生感应电动势形成涡流，穿过罗柯线圈(501)的磁通产生变化，罗柯线圈(501)有电流通过，从而在线圈两端感应出电压，所述积分器(502)将输出电压信号积分后还原为电流信号，从而获得流过罗柯线圈(501)的电流大小，通过布置多个线圈，获得被测对象(600)的涡流分布；
所述第一端板(102)、第二端板(110)、第三端板(120)、第一安装板(103)、第二安装板(111)和第三安装板(118)上均安装了限位块，防止不同方向的桁架运动时发生碰撞；
所述第一电机(104)、第二电机(112)、第三电机(121)的输出轴均通过弹性联轴器分别与第一滚珠丝杠(105)、第二滚珠丝杠(113)、第三滚珠丝杠(122)联接。
2.根据权利要求1所述的一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述第一安装板(103)、第二安装板(111)和第三安装板(118)中均设有单列轴承，安装滚珠丝杠时，丝杠轴插入单列轴承，并用止推环进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述第一移动座(106)、第二移动座(114)、第三移动座(123)均固定安装在各自丝杠的螺母支座上，并在电机的作用下沿着桁架的轴线移动。
4.根据权利要求1所述的一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述圆筒电线座(301)表面设有便于导线(302)安装的凹槽，其整体结构为直圆筒形，其结构周围均布若干导线(302)，通过增减导线(302)个数和电流，可以产生所需瞬态电磁场。
5.根据权利要求1所述的一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述圆筒电线座(301)与支撑架(304)通过花键联接，圆筒电线座(301)表面上设置内花键，支撑架(304)表面上设置外花键。
6.根据权利要求1所述的一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述导线(302)两端分别与外部供电装置的“+”“-”极相连，每一根导线(302)连接一个单独的供电装置。
7.根据权利要求1所述的一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述圆筒电线座(301)、支撑架(304)、支架(401)和夹板(402)的材料均为环氧树脂，防止漏电和干扰涡流在被测对象(600)上的形成。
8.根据权利要求1所述的一种电磁涡流模拟及测试平台，其特征在于：所述罗柯线圈(501)在被测对象(600)表面绕成矩形环，且整体呈“回”字型分布。
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