CN112526422A - 一种磁致扭矩测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械测试领域，公开了一种磁致扭矩测试装置及测试方法，测试装置包括升降台、驱动件、角度电位器、扭矩传感器和载物台；驱动件固定于升降台；角度电位器套设在驱动件的输出轴上，并随输出轴的转动而转动；扭矩传感器包括壳体和设置在壳体上的扭转轴，扭矩传感器的壳体与输出轴固定连接，扭矩传感器随输出轴的转动而转动；载物台与扭转轴固定连接。本发明通过驱动件控制载物台的转动，实现自动调节载物台上的待测样品的角度，调节精度高；通过角度电位器直接测量待测样品的角度，并通过扭矩传感器直接测量待测样品的磁致扭矩，无需操作人员手动调节，且无需依靠目测读数，不仅可提高测量效率，而且可提高测量精度。

Description

一种磁致扭矩测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及医疗器械测试领域，尤指一种磁致扭矩测试装置及测试方法。

背景技术

近年来，磁共振兼容的外科植入物(如植入式心脏起搏器，心脏支架等)越来越普及，该类产品在上市前需要依照国际标准ASTM F2213中的规定，对其磁致扭矩进行测试。这是因为磁共振环境中医疗器械由于静磁场产生磁致扭矩，对体内有植入物的病人进行检查时存在一定风险，因此对植入物的磁致扭矩进行评估显得格外重要。

目前，现有标准中的磁致扭矩测试方法的自动化程度低，需要多人协作才能进行，费时费力。例如，需要将被测样品旋转360度以测量不同角度下的扭矩，该过程需要测试人员进入磁共振环境手动调整角度，若需要测量数据量大且精细的话，必须由测试人员多次进出、仔细手动调节，而手动调节和依靠目测读数，会导致测量误差大。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁致扭矩测试装置及测试方法，可简化测试过程，提高测试精度。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，提供一种磁致扭矩测试装置，包括：

升降台；

驱动件，所述驱动件固定于所述升降台；

角度电位器，所述角度电位器套设在所述驱动件的输出轴上，并随所述输出轴的转动而转动；

扭矩传感器，所述扭矩传感器包括壳体和设置在所述壳体上的扭转轴，所述扭矩传感器的壳体与所述输出轴固定连接，所述扭矩传感器随所述输出轴的转动而转动；

载物台，所述载物台与所述扭矩传感器的扭转轴固定连接，所述载物台用于固定待测样品。

进一步优选地，所述驱动件包括无磁步进电机、驱动轮、从动轮、传动带和输出轴，所述驱动轮与所述无磁步进电机传动连接，所述驱动轮通过所述传动带与所述从动轮传动连接，用于驱动所述从动轮转动，所述输出轴与所述从动轮固定连接。

进一步优选地，还包括安装座，所述安装座设置于所述升降台的底部，所述无磁步进电机和所述驱动轮固定于所述安装座。

进一步优选地，还包括固定座，所述固定座固定于所述升降台，所述从动轮和所述输出轴可转动地设置于所述固定座上，且所述输出轴的一端与所述从动轮固定连接，另一端与所述扭矩传感器固定连接，所述角度电位器设置于所述固定座上且相对所述固定座可转动。

进一步优选地，所述升降台上设有通孔，所述固定座设置于所述升降台的底部且对应所述通孔设置，所述角度电位器位于所述通孔内。

进一步优选地，还包括底座和支撑件，所述支撑件设置在所述底座上，所述升降台沿所述支撑件的高度方向可升降地设置在所述支撑件上。

进一步优选地，所述支撑件的数量为四个，四个所述支撑件分别设置在所述底座的四个角上。

另一方面，还提供一种磁致扭矩测试方法，用于测试放置于磁共振设备内的待测样品的磁致扭矩，包括：

调整升降台的高度，使载物台上的待测样品位于磁共振设备的磁体中心；

驱动件驱动角度电位器、扭矩传感器和所述载物台转动到不同角度；

所述角度电位器测量所述载物台转动到不同角度时的角度值；

所述扭矩传感器测量所述载物台转动到不同角度时待测样品的扭矩值；

根据所述角度值和所述扭矩值，得到待测样品在不同角度下的磁致扭矩。

进一步优选地，所述角度电位器测量所述载物台转动到不同角度时的角度值具体包括：

对所述角度电位器施加一固定电压；

测量所述角度电位器转动到不同角度时的输出电压；

根据所述输出电压测量所述角度电位器转动到不同角度时的电阻值；

根据所述电阻值得到所述载物台转动到不同角度时的角度值。

进一步优选地，所述扭矩传感器测量所述载物台转动到不同角度时待测样品的扭矩值具体包括：

驱动件驱动所述载物台转动到一定角度后，所述待测样品在静磁场作用下发生扭转并带动所述载物台扭转；

所述载物台扭转时带动所述扭矩传感器的扭转轴扭转；

根据所述扭转轴的扭转角度，获取所述待测样品的扭矩值。

本发明的技术效果在于：本发明通过驱动件控制载物台的转动，实现自动调节载物台上的待测样品在磁共振设备内的角度，调节精度高；通过角度电位器直接测量待测样品的角度，并通过扭矩传感器直接测量待测样品的磁致扭矩，可直接测量得到待测样品在不同角度下的磁致扭矩，无需操作人员手动调节，且无需依靠目测读数，不仅可提高测量效率，而且可提高测量精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的一种磁致扭矩测试装置的结构示意图；

图2是本发明的一种磁致扭矩测试装置未安装载物台时的结构示意图；

图3是本发明的一种磁致扭矩测试装置未安装载物台时在另一视角下的结构示意图；

图4是本发明的一种磁致扭矩测试方法的流程示意图。

附图标号说明：

10、升降台；11、通孔；20、驱动件；21、输出轴；22、无磁步进电机；23、驱动轮；24、从动轮；25、传动带；30、角度电位器；40、扭矩传感器；41、壳体；42、扭转轴；50、载物台；60、底座；70、支撑件；80、卡扣；90、安装座；100、固定座。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供一种磁致扭矩测试装置的具体实施例，如图1至图3所示，包括升降台10、驱动件20、角度电位器30、扭矩传感器40和载物台50；驱动件20固定于升降台10；角度电位器30套设在驱动件20的输出轴21上，并随输出轴21的转动而转动；扭矩传感器40包括壳体41和设置在壳体41上的扭转轴42，扭矩传感器40的壳体41与输出轴21固定连接，扭矩传感器40随输出轴21的转动而转动；载物台50与扭矩传感器40的扭转轴42固定连接，载物台50用于固定待测样品。

具体地，本发明的磁致扭矩测试装置放置在磁共振设备内，待测样品通过夹具固定安装在磁致扭矩测试装置上，待测样品为外科植入物，通过磁致扭矩测试装置测试待测样品在磁共振设备内的静磁场作用下的扭矩。

磁致扭矩测试装置的驱动件20、角度电位器30、扭矩传感器40和载物台50均设置在升降台10上，升降台10可直接放置在磁共振设备的病床上，通过升降台10的升降可调节载物台50上的待测样品在磁共振设备内的高度位置，使待测样品位于磁共振设备的磁体中心。

优选地，如图1所示，磁致扭矩测试装置还包括底座60和支撑件70，支撑件70设置在底座60上，升降台10沿支撑件70的高度方向可升降地设置在支撑件70上。底座60可放置在磁共振设备的病床上，因不同的磁共振设备的病床到磁共振设备磁体中心的高度不同，所以通过调节升降台10距离底座60的高度，可调节升降台10上的载物台50距离病床的高度，进而调节载物台50上的待测样品距离病床的高度，以使待测样品位于磁共振设备的磁体中心，使该磁致扭矩测试装置可在不同磁共振设备上使用，提高磁致扭矩测试装置的通用性。

升降台10可通过多种方式实现升降，如通过手动方式或自动方式实现升降，自动方式包括电动驱动、液压驱动等。升降台10通过手动方式升降时，磁致扭矩测试装置还包括卡扣80，手动调整升降台10在支撑件70上的位置后，通过卡扣80锁紧，以保证升降台10在支撑件70上的高度，当然，还可通过螺栓等实现升降台10在支撑件70上的固定。优选地，支撑件70的数量为四个，四个支撑件70分别设置在底座60的四个角上，以提高支撑件70对升降台10的支撑稳定性，防止因升降台10晃动而影响测量精度。

驱动件20的输出轴21连接角度电位器30和扭矩传感器40，驱动件20可为无磁电机，无磁电机的输出轴21转动时可带动角度电位器30转动，角度电位器30可测量输出轴21的转动角度。

扭矩传感器40包括壳体41和设置在壳体41上的扭转轴42，扭转轴42不受外力时不会相对壳体41转动，扭转轴42仅在受外力时才会相对壳体41转动，扭矩传感器40的壳体41与输出轴21固定连接，扭矩传感器40的扭转轴42与载物台50固定连接，输出轴21转动并带动扭矩传感器40的壳体41转动时，扭矩传感器40的扭转轴42因未受外力会随扭矩传感器40的壳体41一起转动，进而带动载物台50一起转动，载物台50转动时可调节载物台50上的待测样品在磁共振设备内的角度。

由于待测样品在磁共振设备内的角度不同，会导致待测样品在磁场中的受力不同，受力不同则扭矩大小不同，因此，需要测量待测样品在不同角度下的磁致扭矩，如分别测量待测样品在0°、10°、20°、30°……350°和360°时的磁致扭矩。本发明通过驱动件20控制载物台50的转动，来实现调节待测样品在磁共振设备内的角度，并可通过角度电位器30直接读取待测样品的角度，无需手动调节和依靠目测读数，不仅可提高测量效率，而且可提高测量精度。

将待测样品调节到某一角度后，在磁共振设备内的静磁场作用下，待测样品会产生一定的扭矩使待测样品转动，待测样品转动时带动载物台50和扭矩传感器40的扭矩轴42转动，扭矩传感器40根据扭矩轴42的转动可直接测量得到待测样品的扭矩值，通过扭矩传感器40直接测量扭矩值，相比现有测试方法依靠扭转角度测量扭矩值的方式，省去了经扭簧转动角度转化为扭矩的过程，测量过程更加简便，且可降低测量误差。

在一种实施方式中，如图1所示，驱动件20包括无磁步进电机22、驱动轮23、从动轮24、传动带25和输出轴21，驱动轮23与无磁步进电机22传动连接，驱动轮23通过传动带25与从动轮24传动连接，用于驱动从动轮24转动，输出轴21与从动轮24固定连接。

通过控制无磁步进电机22的步数来调节待测样品的角度，无磁步进电机22可设定为10000步/360°，在PC端通过Labview控制无磁步进电机22工作来精确控制待测样品在磁共振设备内的角度。

无磁步进电机22工作时带动驱动轮23转动，驱动轮23转动时通过传动带25带动从动轮24转动，从动轮24转动带动输出轴21转动，输出轴21转动带动角度电位器30、扭矩传感器40和载物台50转动。通过设置驱动轮23和从动轮24，可调节输出轴21的转动速度，进而在调节待测样品的转动速度。需要说明的是，在其他实施方式中，还可通过齿轮传动来调节待测样品的转动速度。

优选地，驱动件20位于升降台10的底部，载物台50位于升降台10的上方。磁致扭矩测试装置还包括安装座90，安装座90设置于升降台10的底部，无磁步进电机22和驱动轮23固定于安装座90。

升降台10的底部还设有固定座100，输出轴21通过滚珠轴承转动设置于固定座100上，从动轮24设置于固定座可100上，且输出轴21的一端与从动轮24固定连接，另一端与扭矩传感器40固定连接，角度电位器30设置于固定座100上且相对固定座100转动。升降台10的底部设有安装座90和固定座100，无磁步进电机22和驱动轮23设置在安装座90上，从动轮24和输出轴21设置在固定座100上，通过优化驱动件20的各组成部件的设置位置，可缩小磁致扭矩测试装置的体积。

优选地，升降台10上设有通孔11，固定座100设置于升降台10的底部且对应通孔11设置，角度电位器30位于通孔11内。角度电位器30设置在固定座100上且位于通孔11内，可缩小磁致扭矩测试装置的高度，进而缩小磁致扭矩测试装置的体积。

本发明还提供一种磁致扭矩测试方法的具体实施例，如图4所示，包括：

S10调整升降台的高度，使载物台上的待测样品位于磁共振设备的磁体中心；

S20驱动件驱动角度电位器、扭矩传感器和载物台转动到不同角度；

S30角度电位器测量载物台转动到不同角度时的角度值；

S40扭矩传感器测量载物台转动到不同角度时待测样品的扭矩值；

S50根据所述角度值和所述扭矩值，得到待测样品在不同角度下的磁致扭矩。

具体地，因为不同磁共振设备的病床到磁共振设备的磁体中心的高度不同，所以，在测试前，先调整升降台10的高度，以使固定于载物台50上的待测样品位于磁共振设备的磁体中心。

然后通过PC端的Labview控制驱动件20的工作，驱动件20驱动角度电位器30、扭矩传感器40及载物台50转动，其中，角度电位器30、扭矩传感器40和载物台50的具体连接关系已在磁致扭矩测试装置的实施例中进行描述，在此不再赘述。驱动件20为磁共振兼容的步进电机，通过步进电机精确控制载物台50在磁共振设备内的角度，以代替人力手动调节。

角度电位器30与载物台50一起转动，通过角度电位器30可测量载物台50的转动角度值。

扭矩传感器40和载物台50在驱动件20的作用下一起转动，扭矩传感器40与载物台50的转动角度一致，载物台50上的待测样品不受外力时，扭矩传感器40测得的载物台50上的待测样品的扭矩值为零。载物台50上的待测样品在磁场作用下发生扭转时，通过扭矩传感器40可测量得到待测样品的扭矩值。

通过驱动件20调整载物台50的角度，以改变待测样品在磁共振设备内的角度，并通过角度电位器30测量待测样品的角度值，通过扭矩传感器40测量待测样品在不同角度下的扭矩值，根据测量得到的角度值和扭矩值，即可得到待测样品在不同角度下的扭矩值，进而得到待测样品的最大磁致扭矩。

本发明的磁致扭矩测试方法可实现待测样品360°角度旋转的自动控制，且通过角度电位器30和扭矩传感器40可直接获取待测样品的角度值和扭矩值，提高测量精度。此外，角度电位器30和扭矩传感器40测量得到的角度值和扭矩值可直接通过数据采集卡同步读取到PC端，无需测试人员手动记录，提高测量效率和测量精度。

其中，S30角度电位器测量载物台转动到不同角度时的角度值具体包括：

S31对角度电位器施加一固定电压；

S32测量角度电位器转动到不同角度时的输出电压；

S33根据输出电压测量所述角度电位器转动到不同角度时的电阻值；

S34根据所述电阻值得到所述载物台转动到不同角度时的角度值。

具体地，角度电位器30的工作原理是当角度电位器30旋转到不同角度时，角度电位器30的电阻值跟着变化，对角度电位器30施加一个电压，通过测量角度电位器30转动到某一个角度时的输出电压，可以测得在该角度下的角度电位器30的电阻大小，根据角度电位器30的电阻大小即可得到穿过角度电位器30的输出轴21的旋转角度，输出轴21的旋转角度即为载物台50的旋转角度，因此，通过角度电位器30可测量得到载物台50转动到不同角度时的角度值。

其中，S40所述扭矩传感器测量所述载物台转动到不同角度时待测样品的扭矩值具体包括：

S41驱动件驱动所述载物台转动到一定角度后，所述待测样品在静磁场作用下发生扭转并带动所述载物台扭转；

S42所述载物台扭转时带动所述扭矩传感器的扭转轴扭转；

S43根据所述扭转轴的扭转角度，获取所述待测样品的扭矩值。

扭矩传感器40包括壳体41和设置在壳体41上的扭转轴42，扭矩传感器40的壳体41与输出轴21固定连接，扭矩传感器40的扭转轴42与载物台50固定连接，扭转轴42不受外力时不会相对壳体41转动，因此，输出轴21带动扭矩传感器40的壳体41转动时，可同时带动扭矩轴42和载物台50一起转动，使扭矩轴42与载物台50的转动角度相同。扭转轴42受外力时相对壳体41转动，载物台50上的待测样品在磁共振设备的磁场作用下转动时，带动载物台50转动，载物台50转动带动扭矩传感器40的扭矩轴42相对扭矩传感器40的壳体41转动，进而通扭矩轴42的扭矩角度即可自动计算出待测样品的扭矩值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁致扭矩测试装置，其特征在于，包括：

升降台；

驱动件，所述驱动件固定于所述升降台；

角度电位器，所述角度电位器套设在所述驱动件的输出轴上，并随所述输出轴的转动而转动；

扭矩传感器，所述扭矩传感器包括壳体和设置在所述壳体上的扭转轴，所述扭矩传感器的壳体与所述输出轴固定连接，所述扭矩传感器随所述输出轴的转动而转动；

载物台，所述载物台与所述扭矩传感器的扭转轴固定连接，所述载物台用于固定待测样品。

2.根据权利要求1所述的一种磁致扭矩测试装置，其特征在于，

所述驱动件包括无磁步进电机、驱动轮、从动轮、传动带和输出轴，所述驱动轮与所述无磁步进电机传动连接，所述驱动轮通过所述传动带与所述从动轮传动连接，用于驱动所述从动轮转动，所述输出轴与所述从动轮固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种磁致扭矩测试装置，其特征在于，还包括安装座，所述安装座设置于所述升降台的底部，所述无磁步进电机和所述驱动轮固定于所述安装座。

4.根据权利要求2所述的一种磁致扭矩测试装置，其特征在于，还包括固定座，所述固定座固定于所述升降台，所述从动轮和所述输出轴可转动地设置于所述固定座上，且所述输出轴的一端与所述从动轮固定连接，另一端与所述扭矩传感器固定连接，所述角度电位器设置于所述固定座上且相对所述固定座可转动。

5.根据权利要求4所述的一种磁致扭矩测试装置，其特征在于，所述升降台上设有通孔，所述固定座设置于所述升降台的底部且对应所述通孔设置，所述角度电位器位于所述通孔内。

6.根据权利要求1所述的一种磁致扭矩测试装置，其特征在于，还包括底座和支撑件，所述支撑件设置在所述底座上，所述升降台沿所述支撑件的高度方向可升降地设置在所述支撑件上。

7.根据权利要求6所述的一种磁致扭矩测试装置，其特征在于，所述支撑件的数量为四个，四个所述支撑件分别设置在所述底座的四个角上。

8.一种磁致扭矩测试方法，用于测试放置于磁共振设备内的待测样品的磁致扭矩，其特征在于，包括：

调整升降台的高度，使载物台上的待测样品位于磁共振设备的磁体中心；

驱动件驱动角度电位器、扭矩传感器和所述载物台转动到不同角度；

所述角度电位器测量所述载物台转动到不同角度时的角度值；

所述扭矩传感器测量所述载物台转动到不同角度时待测样品的扭矩值；

根据所述角度值和所述扭矩值，得到待测样品在不同角度下的磁致扭矩。

9.根据权利要求8所述的一种磁致扭矩测试方法，其特征在于，所述角度电位器测量所述载物台转动到不同角度时的角度值具体包括：

对所述角度电位器施加一固定电压；

测量所述角度电位器转动到不同角度时的输出电压；

根据所述输出电压测量所述角度电位器转动到不同角度时的电阻值；

根据所述电阻值得到所述载物台转动到不同角度时的角度值。

10.根据权利要求8所述的一种磁致扭矩测试方法，其特征在于，所述扭矩传感器测量所述载物台转动到不同角度时待测样品的扭矩值具体包括：

驱动件驱动所述载物台转动到一定角度后，所述待测样品在静磁场作用下发生扭转并带动所述载物台扭转；

所述载物台扭转时带动所述扭矩传感器的扭转轴扭转；

根据所述扭转轴的扭转角度，获取所述待测样品的扭矩值。

Images