CN114061655A - 一种动态非接触传输单元测试评价装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态非接触传输单元的测试评价装置，涉及石油钻井领域中无线电能传输装置技术领域。本发明的运动测试平台包括供电系统、功率分析仪、示波器、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台、温度测试系统和控制系统。本发明井下非接触无线电能传输装置运动测试平台可以进行输入电压扰动与突变模拟，负载大小扰动与突变模拟，通过模拟电压扰动或突变，不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性。

Description

一种动态非接触传输单元测试评价装置

技术领域

本发明涉及石油钻井领域中动态非接触传输单元技术领域，尤其涉及石油钻井领域中无线电能/信号传输装置技术领域，更具体地说，涉及一种动态非接触传输单元测试评价装置。

背景技术

感应耦合电能传输(Inductive Coupled Power Transfer，简称ICPT)技术是一种新型的能量接入技术，由于其具有灵活，可靠，安全等特点，该技术在工业领域的有了许多成功的案例，展示了其广阔的应用前景。

在石油钻井工作中，高精度控制井下轨迹的旋转导向就意味着高精度的导向控制单元。对非接触无线电能传输装置的传输效率、传输功率、可靠性和安全性都有较高要求。然而，目前市场上对井下非接触无线电能传输装置运动测试仍几乎空白，没有一套完整的设备能够用于井下非接触无线电能传输装置性能的自动化测试，完全无法满足石油钻井领域对无线电能传输装置标准化测试的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种动态非接触传输单元测试评价装置，本发明的发明目的在于提供一种动态非接触传输单元的测试评价装置，实现智能钻杆无线供电设备性能评估，通过模拟电压扰动或突变，不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性，主要包括：功率特性、效率特性、驱动特性、温升特性和动态特性等。本发明的测试评价装置包括供电系统、功率分析仪、示波器、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台、温度测试系统和控制系统。本发明的动态非接触传输单元的测试评价装置可以进行输入电压扰动与突变模拟，负载大小扰动与突变模拟，通过模拟电压扰动或突变，不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种动态非接触传输单元测试评价装置，包括供电系统、功率分析仪、示波器、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台、温度测试系统和控制系统；

所述位置与姿态运动平台包括用于放置原边耦合机构的里支撑机构和用于放置副边耦合机构的外支撑机构，外支撑机构套设在里支撑机构外；里支撑机构连接驱动其自身做旋转运动的旋转关节和驱动其自身沿其径向运行的径向关节；外支撑机构上设置有用于驱动外支撑机构进行轴向运动的伸缩关节，还连接有驱动其自身倾斜运动的倾斜关节；

所述外支撑机构侧边装有测量原边耦合机构和副边耦合机构轴向位移的红外测距传感器；所述外支撑机构安装有用于测量外支撑机构倾斜角度的倾角传感器；

所述供电系统分别为功率分析仪、示波器、控制系统、温度测试系统和位置与姿态运动平台供电；所述电子负载模拟器与外支撑机构上的副边耦合机构相连；

控制系统用于接收示波器、功率分析仪、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台和温度测试系统传输的数据，并对接收到的数据进行处理和分析；且控制系统根据测试指令生成对应的驱动信号至位置与姿态运动平台，还生成对应的控制信号给供电系统，控制供电系统负载的供电电压及电流和电子负载模拟器的负载电压及电流。

所述旋转关节、径向关节、伸缩关节、倾斜关节和夹持机构的驱动件均采用伺服电机驱动。

所述控制系统包括计算机、伺服控制器、伺服驱动器、接口单元和电压电流采集单元，所述电压电流采集单元装配于内支撑机构上，用于采集原边耦合机构的输入电压和输入电流。

所述接口单元包括以太网接口、USB接口、串/并接口、无线通信模块和以太网转换模块；计算机通过以太网接口连接所述接口单元，以太网转换模块用于以太网接口与USB接口、无线通信模块和串/并接口的转换。

所述电压电流采集单元包括无线通信模块、电压采集模块、电流采集模块和存储器，电压采集模块采集原边耦合机构的输入电压数据，并存储在存储器中；电流采集模块采集原边耦合机构的输入电流，并存储在存储器中；所述无线通信模块用于将电压采集模块和电流采集模块采集到的数据无线传输至接口单元，由接口单元传输至计算机。

所述控制系统还包括数据采集与无线传输单元，所述数据采集与无线传输单元包括无线通信模块、标准协议转换模块、电压测量模块、电流测量模块、位置与姿态测量模块、温度测量模块和速度测量模块；所述电压测量模块用于测量原边耦合机构的输入电压或副边耦合机构的负载电压；所述电流测量模块用于测量原边耦合机构的输入电流或副边耦合机构的负载电流；所述位置与姿态测量模块用于采集位置与姿态运动平台中红外测距传感器和倾角传感器的数据；所述温度测量模块用于测量原边耦合机构和副边耦合机构的耦合温度；所述速度测量模块用于采集内支撑机构的转速；所述标准协议转换模块采集电压测量模块、电流测量模块、位置与姿态测量模块、温度测量模块和速度测量模块的数据，并将采集到的数据转换为统一格式，经无线通信模块传输至接口单元。将整个系统中不同测量单元的信号进行汇总和标准化，并以无线形式发送监控终端服务器。

所述里支撑机构包括原边耦合机构安装区和原边电路板安装区；外支撑机构内壁包括副边耦合机构安装区，外支撑机构上还设置有副边电路板安装区。

所述旋转关节包括旋转伺服电机和联轴器，旋转伺服电机通过其减速器和与联轴器一端相连，联轴器另一端与里支撑机构相连。

所述径向关节包括径向伺服电机、联轴器、蜗轮蜗杆组件，径向伺服电机通过其减速器连接联轴器，联轴器通过涡轮蜗杆组件连接里支撑机构，驱动里支撑机构径向运动。

所述伸缩关节包括轴向伺服电机、联轴器和丝杠，轴向伺服电机通过其减速器与联轴器相连，联轴器与丝杠相连，丝杠与外支撑机构相连，驱动外支撑机构轴向运动。

所述外支撑机构上还设置有用于夹持副边耦合机构的夹持机构。

所述夹持机构包括夹持伺服电机、夹持驱动齿轮和夹持从动齿轮，夹持驱动齿轮与夹持伺服电机相连，夹持从动齿轮与夹持驱动齿轮啮合，夹持从动齿轮上开设有若干夹持键槽，夹持键槽呈弧形设置，夹持键槽内设置有插销，夹持驱动齿轮带动夹持从动齿轮动作使得插销沿外支撑机构径向运动；实现副边耦合机构的夹持和松动。

所述里支撑机构内设置有用于固定原边耦合机构的顶伸机构。

所述顶伸机构包括顶伸伺服电机、顶伸驱动齿轮和顶伸从动齿轮，顶伸驱动齿轮与顶伸伺服电机相连，顶伸驱动齿轮与顶伸从动齿轮啮合，顶伸从动齿轮连接顶伸转盘，顶伸转盘上开设有若干顶伸键槽，若干顶伸杆沿顶伸转盘径向设置，且若干顶伸杆沿顶伸顶伸转盘圆周均匀布设，顶伸杆的一端配合装配在所述顶伸键槽内，顶伸驱动齿轮带动顶伸从动齿轮往复转动时，顶伸转盘随顶伸从动齿轮往复转动，顶伸杆在顶伸键槽的限位作用下做伸出或回缩的动作，以实现原边耦合机构的锁定和解锁。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、本发明的动态非接触传输单元测试评价装置主要实现智能钻杆无线供电设备性能评估，通过模拟电压扰动或突变、不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性，主要包括：功率特性、效率特性、驱动特性、温升特性、动态特性等等，其主要功能及其指标为：智能钻杆无线供电设备的输入电压扰动与突变模拟；智能钻杆无线供电设备的功率与效率检测；智能钻杆无线供电设备内部的驱动特性、温升特性检测；智能钻杆井下电力负载大小扰动与突变模拟；智能钻杆井下工作过程中无线供电设备原副边耦合机构的相对位置与姿态变化模拟；智能钻杆井下工作过程中无线供电设备原副边耦合机构的相对旋转模拟；夹持机构适应常规标准智能钻杆的可靠夹持；系统具备机构的水平校准能力；原副边耦合机构轴向偏移范围：0-300mm，误差≤1mm；原副边耦合机构径向偏移范围：0-100mm，误差≤1mm；原副边耦合机构斜度范围：0-15°，误差≤1′；原边旋转速度范围：0-2000r/min；智能钻杆机构适应范围：外径90-120mm，内径50-60mm。

2、本发明为模拟原副边耦合机构的耦合距离、偏移变化情况和轴向变化情况，使用位姿运动平台调整原、副边耦合机构之间的相对位置和姿态，其主要由里、外支撑机构及其控制系统组成。里支撑机构用于放置原边耦合机构，外支撑机构用于放置副边耦合机构。测试时通过调整里外支撑机构的位置和姿态（简称位姿），实现原、副边耦合机构的相对位姿调整。

3、本发明的位置和姿态运动平台采用伺服电机驱动，方便控制，控制精度高。

4、本发明为实现无线供电设备旋转端电压电流信号的高速率采集、存储和传输，并兼容常规电气测量仪器（如：示波器、功率分析仪、电子负载模拟器、低压大电流电源等等）接口标准。通过伺服系统（包括伺服控制器、伺服电机及其驱动器）完成无线供电设备原副边耦合机构的相对运动，以此模拟设置的工况环境；通过通用以太网转换模块实现不同数据传输协议和不同信号接口的相互转换；通过无线数据传输模块实现旋转端的关键电压和电流信号传输，解决原副边耦合机构相对高速旋转运动过程中的信号非接触传输问题。

5、本发明中数据采集与无线传输主要实现电压/电流、温度、角度、位移、旋转速度等数据的高速采集、数据接口标准协议的自适应转换和数据的远程无线传输。

附图说明

图1为本发明动态非接触传输单元测试评价装置的拓扑结构图；

图2为本发明动态非接触传输单元测试评价装置中位置与姿态运动平台的结构示意图；

图3为本发明动态非接触传输单元测试评价装置中里、外支撑机构旋转与倾斜运动示意图；

图4为本发明动态非接触传输单元测试评价装置控制系统结构图；

图5为本发明数据采集与无线传输单元结构框图；

图6为本发明位置与姿态运动平台的机械结构示意图；

图7为本发明外支撑机构上的夹持机构的结构示意图；

图8为本发明里支撑机构内的顶伸机构的结构示意图；

附图标记：1、供电系统，2、功率分析仪，3、示波器，4、电子负载模拟器，5、位置与姿态运动平台，6、温度测试系统，7、控制系统，8、里支撑机构，9、外支撑机构，10、旋转关节，11、径向关节，12、伸缩关节，13、倾斜关节，14、计算机，15、伺服控制器，16、伺服驱动器，17、接口单元，18、电压电流采集单元，19、以太网接口，20、USB接口，21、串/并接口，22、无线通信模块，23、以太网转换模块，24、电压采集模块，25、电流采集模块，26、存储器，27、标准协议转换模块，28、电压测量模块，29、电流测量模块，30、位置与姿态测量模块，31、温度测量模块，32、速度测量模块，33、原边耦合机构安装区，34、原边电路板安装区，35、副边耦合机构安装区，36、副边电路板安装区，37、夹持机构，38、夹持驱动齿轮，39、夹持从动齿轮，40、夹持键槽，41、插销，42、顶伸机构，43、顶伸从动齿轮，44、顶伸转盘，45、顶伸键槽，46、顶伸杆。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作出进一步详细地阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1-8所述，本实施例公开了一种动态非接触传输单元测试评价装置，包括供电系统1、功率分析仪2、示波器3、电子负载模拟器4、位置与姿态运动平台5、温度测试系统6和控制系统7；

所述位置与姿态运动平台5包括用于放置原边耦合机构的里支撑机构8和用于放置副边耦合机构的外支撑机构9，外支撑机构9套设在里支撑机构8外；里支撑机构8连接驱动其自身做旋转运动的旋转关节10和驱动其自身沿其径向运行的径向关节11；外支撑机构9上设置有用于驱动外支撑机构9进行轴向运动的伸缩关节12，还连接有驱动其自身倾斜运动的倾斜关节13；

所述外支撑机构9侧边装有测量原边耦合机构和副边耦合机构轴向位移的红外测距传感器；所述外支撑机构9安装有用于测量外支撑机构9倾斜角度的倾角传感器；

所述供电系统1分别为功率分析仪2、示波器3、控制系统7、温度测试系统6和位置与姿态运动平台5供电；所述电子负载模拟器4与外支撑机构9上的副边耦合机构相连；

控制系统7用于接收示波器3、功率分析仪2、电子负载模拟器4、位置与姿态运动平台5和温度测试系统6传输的数据，并对接收到的数据进行处理和分析；且控制系统7根据测试指令生成对应的驱动信号至位置与姿态运动平台5，还生成对应的控制信号给供电系统1，控制供电系统1负载的供电电压及电流和电子负载模拟器4的负载电压及电流。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-8，本实施例公开了一种动态非接触传输单元测试评价装置，主要由供电系统1、功率分析仪2、示波器3、电子负载模拟器4、位置与姿态运动平台5、温度测试系统6和控制系统7组成，其系统拓扑如图1所示。

为模拟原副边耦合机构的耦合距离、偏移变化情况和轴向变化情况，使用位姿运动平台调整原、副边耦合机构之间的相对位置和姿态，其主要由里、外支撑机构9及其控制系统7组成。里支撑机构8用于放置原边耦合机构，外支撑机构9用于放置副边耦合机构。测试时通过调整里外支撑机构9的位置和姿态（简称位姿），实现原、副边耦合机构的相对位姿调整，位置与姿态运动平台5示意图如图2所示。

里支撑机构8在三维空间中能够以一定的速度和精度绕如图3所示的y轴方向旋转，其主要原理是运用PLC（伺服控制器15）控制一个伺服电机的转动，通过电机的转动带动原边耦合机构旋转；外支撑机构9用于支撑副边耦合机构，测试时其位置可以随伸缩关节12左右运动，实现原副边耦合机构的轴向偏移，在支撑机构侧边装有高精度的红外测距仪，指示原副边耦合机构的轴向位移，同时，外支撑机构9安装有倾角传感器指示倾斜角度，外支撑机构9的倾斜和伸缩运用PLC控制的伺服电机转动实现。

为实现无线供电设备旋转端电压电流信号的高速率采集、存储和传输，并兼容常规电气测量仪器（如：示波器3、功率分析仪2、电子负载模拟器4、低压大电流电源等等）接口标准，控制系统7设计框图如图4所示。通过伺服系统（包括伺服控制器15、伺服电机及其驱动器）完成无线供电设备原副边耦合机构的相对运动，以此模拟设置的工况环境；通过通用以太网转换模块23实现不同数据传输协议和不同信号接口的相互转换；通过无线数据传输模块实现旋转端的关键电压和电流信号传输，解决原副边耦合机构相对高速旋转运动过程中的信号非接触传输问题。

数据采集与无线传输主要实现电压/电流、温度、角度、位移、旋转速度等数据的高速采集、数据接口标准协议的自适应转换和数据的远程无线传输，设计方案如图5所示。

智能钻杆实际工况一体化模拟主要实现常规标准钻杆的无线供电设备原副边耦合机构的自适应夹持，并带动进行轴向、径向、斜向和旋转方向的相对运动，机构由两个位移（轴向和径向）运动机构、一个角度（斜向）运动机构、一个旋转运动机构、一个夹持机构37和一个顶伸机构42五部分组成，运动机构由伺服电机、减速器、联轴器、导轨等机械固定组件，如图6所示，其中，原、副边电路板安装区36域分别用于放置无线供电设备的原、副边耦合机构的电路板。

a.轴向运动

轴向位移有效行程：300mm，采用伺服电机驱动，具体传动路线：伺服电动机1—减速器—联轴器—丝杠—滑块—立柱—副边耦合机构。

主要运动参数为：运动行程：S=300mm （磁性接近开关限位）；最大运动速度：50mm/s；定位精度：0.1mm；重复定位精度：0.05mm；电机选型：1.0kW中惯量电机，转速2000~3000rpm；丝杆选型：内循环滚珠丝杠，直径：d=25mm、导程：t＝4mm；直线导轨选型：滚动导轨，滑块数：2。

b.径向运动

径向位移有效行程：100mm，采用伺服电机驱动，具体传动路线：伺服电动机2—减速器—联轴器—蜗轮蜗杆—滑块—立柱。

主要运动参数为：运动行程：S=100mm （磁性接近开关限位）；最大运动速度：50mm/s；定位精度：0.005mm；重复定位精度：0.005mm；电机选型：1.0kW中惯量电机，转速2000~3000rpm；丝杆选型：内循环滚珠丝杠，直径：d=25mm、导程：t＝4mm；直线导轨选型：滚动导轨，滑块数：2。

c.斜向运动

斜向运动角度有效范围：0-100°，采用伺服电机驱动，具体传动路线：伺服电动机3—减速器—齿轮组—线性模组。

主要运动参数为：运动行程：100°（磁性接近开关限位）；定位精度：≤30″；重复定位精度：≤30″；电机选型：0.75kW中惯量电机，转速2000~3000rpm。

d.旋转运动；旋转运动是有效行程：±360°，采用圆形编码器进闭环反馈，具体传动路线：伺服电动机4—减速器—主齿轮—从齿轮—运动。

主要运动参数为： 运动行程：±360°；定位精度：≤30″；重复定位精度：≤30″；电机选型：0.75kW中惯量电机，转速2000~3000rpm。

e.夹持运动

副边耦合机构的夹持机构37设计示意如图7所示，小齿轮为主齿轮、大齿轮为从齿轮，当电机旋转时，小齿轮带动大齿轮运动，大齿轮上的键槽再带动8个插销41延副边耦合机构的径向运动，从而实现副边耦合机构的夹持和松持运动，具体传动路线：伺服电动机5—减速器—主齿轮—从齿轮—夹持机构37。电机选型：0.2k中惯量电机。

f.顶伸运动

原边耦合机构的顶伸机构42设计示意如图8所示，电机带动齿轮旋转，同步运动轴再通过键槽带动3个插销41延原边耦合机构的径向运动，从而实现原边耦合机构的顶伸和收缩运动，具体传动路线：伺服电动机6—减速器—主齿轮—从齿轮—顶伸机构42。电机选型：0.2k中惯量电机。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-8，本实施例公开了：

一种动态非接触传输单元测试评价装置，如图1所示，包括供电系统1、功率分析仪2、示波器3、电子负载模拟器4、位置与姿态运动平台5、温度测试系统6和控制系统7；

如图2和图3所示，所述位置与姿态运动平台5包括用于放置原边耦合机构的里支撑机构8和用于放置副边耦合机构的外支撑机构9，外支撑机构9套设在里支撑机构8外；里支撑机构8连接驱动其自身做旋转运动的旋转关节10和驱动其自身沿其径向运行的径向关节11；外支撑机构9上设置有用于驱动外支撑机构9进行轴向运动的伸缩关节12，还连接有驱动其自身倾斜运动的倾斜关节13；

所述外支撑机构9侧边装有测量原边耦合机构和副边耦合机构轴向位移的红外测距传感器；所述外支撑机构9安装有用于测量外支撑机构9倾斜角度的倾角传感器；

所述供电系统1分别为功率分析仪2、示波器3、控制系统7、温度测试系统6和位置与姿态运动平台5供电；所述电子负载模拟器4与外支撑机构9上的副边耦合机构相连；

控制系统7用于接收示波器3、功率分析仪2、电子负载模拟器4、位置与姿态运动平台5和温度测试系统6传输的数据，并对接收到的数据进行处理和分析；且控制系统7根据测试指令生成对应的驱动信号至位置与姿态运动平台5，还生成对应的控制信号给供电系统1，控制供电系统1负载的供电电压及电流和电子负载模拟器4的负载电压及电流。

作为本实施例一较佳实施方式，如图6所示，所述旋转关节10、径向关节11、伸缩关节12、倾斜关节13和夹持机构37的驱动件均采用伺服电机驱动。

作为本实施例又一种实施方式，如图4所示，所述控制系统7包括计算机14、伺服控制器15、伺服驱动器16、接口单元17和电压电流采集单元18，所述电压电流采集单元18装配于内支撑机构上，用于采集原边耦合机构的输入电压和输入电流。

更进一步地，所述接口单元17包括以太网接口19、USB接口20、串/并接口21、无线通信模块22和以太网转换模块23；计算机14通过以太网接口19连接所述接口单元17，以太网转换模块23用于以太网接口19与USB接口20、无线通信模块22和串/并接口21的转换。

所述电压电流采集单元18包括无线通信模块22、电压采集模块24、电流采集模块25和存储器26，电压采集模块24采集原边耦合机构的输入电压数据，并存储在存储器26中；电流采集模块25采集原边耦合机构的输入电流，并存储在存储器26中；所述无线通信模块22用于将电压采集模块24和电流采集模块25采集到的数据无线传输至接口单元17，由接口单元17传输至计算机14。

作为本实施例又一种实施方式，参照说明书附图5所示，所述控制系统7还包括数据采集与无线传输单元，所述数据采集与无线传输单元包括无线通信模块22、标准协议转换模块27、电压测量模块28、电流测量模块29、位置与姿态测量模块30、温度测量模块31和速度测量模块32；所述电压测量模块28用于测量原边耦合机构的输入电压或副边耦合机构的负载电压；所述电流测量模块29用于测量原边耦合机构的输入电流或副边耦合机构的负载电流；所述位置与姿态测量模块30用于采集位置与姿态运动平台5中红外测距传感器和倾角传感器的数据；所述温度测量模块31用于测量原边耦合机构和副边耦合机构的耦合温度；所述速度测量模块32用于采集内支撑机构的转速；所述标准协议转换模块27采集电压测量模块28、电流测量模块29、位置与姿态测量模块30、温度测量模块31和速度测量模块32的数据，并将采集到的数据转换为统一格式，经无线通信模块22传输至接口单元17。将整个系统中不同测量单元的信号进行汇总和标准化，并以无线形式发送监控终端服务器。

作为本实施例又一种实施方式，参照说明书附图6所示，所述里支撑机构8包括原边耦合机构安装区33和原边电路板安装区34；外支撑机构9内壁包括副边耦合机构安装区35，外支撑机构9上还设置有副边电路板安装区36。

更进一步的，所述旋转关节10包括旋转伺服电机和联轴器，旋转伺服电机通过其减速器和与联轴器一端相连，联轴器另一端与里支撑机构8相连。所述径向关节11包括径向伺服电机、联轴器、蜗轮蜗杆组件，径向伺服电机通过其减速器连接联轴器，联轴器通过涡轮蜗杆组件连接里支撑机构8，驱动里支撑机构8径向运动。所述伸缩关节12包括轴向伺服电机、联轴器和丝杠，轴向伺服电机通过其减速器与联轴器相连，联轴器与丝杠相连，丝杠与外支撑机构9相连，驱动外支撑机构9轴向运动。

作为本实施例又一种实施方式，所述外支撑机构9上还设置有用于夹持副边耦合机构的夹持机构37。如图7所示，所述夹持机构37包括夹持伺服电机、夹持驱动齿轮38和夹持从动齿轮39，夹持驱动齿轮38与夹持伺服电机相连，夹持从动齿轮39与夹持驱动齿轮38啮合，夹持从动齿轮39上开设有若干夹持键槽40，夹持键槽40呈弧形设置，夹持键槽40内设置有插销41，夹持驱动齿轮38带动夹持从动齿轮39动作使得插销41沿外支撑机构9径向运动；实现副边耦合机构的夹持和松动。

更进一步的，所述里支撑机构8内设置有用于固定原边耦合机构的顶伸机构42。如图8所示，所述顶伸机构42包括顶伸伺服电机、顶伸驱动齿轮和顶伸从动齿轮43，顶伸驱动齿轮与顶伸伺服电机相连，顶伸驱动齿轮与顶伸从动齿轮43啮合，顶伸从动齿轮43连接顶伸转盘44，顶伸转盘44上开设有若干顶伸键槽45，若干顶伸杆46沿顶伸转盘44径向设置，且若干顶伸杆46沿顶伸顶伸转盘44圆周均匀布设，顶伸杆46的一端配合装配在所述顶伸键槽45内，顶伸驱动齿轮带动顶伸从动齿轮43往复转动时，顶伸转盘44随顶伸从动齿轮43往复转动，顶伸杆46在顶伸键槽45的限位作用下做伸出或回缩的动作，以实现原边耦合机构的锁定和解锁。

Claims (14)

1.一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：包括供电系统（1）、功率分析仪（2）、示波器（3）、电子负载模拟器（4）、位置与姿态运动平台（5）、温度测试系统（6）和控制系统（7）；

所述位置与姿态运动平台（5）包括用于放置原边耦合机构的里支撑机构（8）和用于放置副边耦合机构的外支撑机构（9），外支撑机构（9）套设在里支撑机构（8）外；里支撑机构（8）连接驱动其自身做旋转运动的旋转关节（10）和驱动其自身沿其径向运行的径向关节（11）；外支撑机构（9）上设置有用于驱动外支撑机构（9）进行轴向运动的伸缩关节（12），还连接有驱动其自身倾斜运动的倾斜关节（13）；

所述外支撑机构（9）侧边装有测量原边耦合机构和副边耦合机构轴向位移的红外测距传感器；所述外支撑机构（9）安装有用于测量外支撑机构（9）倾斜角度的倾角传感器；

所述供电系统（1）分别为功率分析仪（2）、示波器（3）、控制系统（7）、温度测试系统（6）和位置与姿态运动平台（5）供电；所述电子负载模拟器（4）与外支撑机构（9）上的副边耦合机构相连；

控制系统（7）用于接收示波器（3）、功率分析仪（2）、电子负载模拟器（4）、位置与姿态运动平台（5）和温度测试系统（6）传输的数据，并对接收到的数据进行处理和分析；且控制系统（7）根据测试指令生成对应的驱动信号至位置与姿态运动平台（5），还生成对应的控制信号给供电系统（1），控制供电系统（1）负载的供电电压及电流和电子负载模拟器（4）的负载电压及电流。

2.如权利要求1所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述旋转关节（10）、径向关节（11）、伸缩关节（12）、倾斜关节（13）和夹持机构（37）的驱动件均采用伺服电机驱动。

3.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述控制系统（7）包括计算机（14）、伺服控制器（15）、伺服驱动器（16）、接口单元（17）和电压电流采集单元（18），所述电压电流采集单元（18）装配于内支撑机构上，用于采集原边耦合机构的输入电压和输入电流。

4.如权利要求3所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述接口单元（17）包括以太网接口（19）、USB接口（20）、串/并接口（21）、无线通信模块（22）和以太网转换模块（23）；计算机（14）通过以太网接口（19）连接所述接口单元（17），以太网转换模块（23）用于以太网接口（19）与USB接口（20）、无线通信模块（22）和串/并接口（21）的转换。

5.如权利要求3所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述电压电流采集单元（18）包括无线通信模块（22）、电压采集模块（24）、电流采集模块（25）和存储器（26），电压采集模块（24）采集原边耦合机构的输入电压数据，并存储在存储器（26）中；电流采集模块（25）采集原边耦合机构的输入电流，并存储在存储器（26）中；所述无线通信模块（22）用于将电压采集模块（24）和电流采集模块（25）采集到的数据无线传输至接口单元（17），由接口单元（17）传输至计算机（14）。

6.如权利要求3所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述控制系统（7）还包括数据采集与无线传输单元，所述数据采集与无线传输单元包括无线通信模块（22）、标准协议转换模块（27）、电压测量模块（28）、电流测量模块（29）、位置与姿态测量模块（30）、温度测量模块（31）和速度测量模块（32）；所述电压测量模块（28）用于测量原边耦合机构的输入电压或副边耦合机构的负载电压；所述电流测量模块（29）用于测量原边耦合机构的输入电流或副边耦合机构的负载电流；所述位置与姿态测量模块（30）用于采集位置与姿态运动平台（5）中红外测距传感器和倾角传感器的数据；所述温度测量模块（31）用于测量原边耦合机构和副边耦合机构的耦合温度；所述速度测量模块（32）用于采集内支撑机构的转速；所述标准协议转换模块（27）采集电压测量模块（28）、电流测量模块（29）、位置与姿态测量模块（30）、温度测量模块（31）和速度测量模块（32）的数据，并将采集到的数据转换为统一格式，经无线通信模块（22）传输至接口单元（17）。

7.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述里支撑机构（8）包括原边耦合机构安装区（33）和原边电路板安装区（34）；外支撑机构（9）内壁包括副边耦合机构安装区（35），外支撑机构（9）上还设置有副边电路板安装区（36）。

8.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述旋转关节（10）包括旋转伺服电机和联轴器，旋转伺服电机通过其减速器和与联轴器一端相连，联轴器另一端与里支撑机构（8）相连。

9.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述径向关节（11）包括径向伺服电机、联轴器、蜗轮蜗杆组件，径向伺服电机通过其减速器连接联轴器，联轴器通过涡轮蜗杆组件连接里支撑机构（8），驱动里支撑机构（8）径向运动。

10.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述伸缩关节（12）包括轴向伺服电机、联轴器和丝杠，轴向伺服电机通过其减速器与联轴器相连，联轴器与丝杠相连，丝杠与外支撑机构（9）相连，驱动外支撑机构（9）轴向运动。

11.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述外支撑机构（9）上还设置有用于夹持副边耦合机构的夹持机构（37）。

12.如权利要求11所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述夹持机构（37）包括夹持伺服电机、夹持驱动齿轮（38）和夹持从动齿轮（39），夹持驱动齿轮（38）与夹持伺服电机相连，夹持从动齿轮（39）与夹持驱动齿轮（38）啮合，夹持从动齿轮（39）上开设有若干夹持键槽（40），夹持键槽（40）呈弧形设置，夹持键槽（40）内设置有插销（41），夹持驱动齿轮（38）带动夹持从动齿轮（39）动作使得插销（41）沿外支撑机构（9）径向运动；实现副边耦合机构的夹持和松动。

13.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述里支撑机构（8）内设置有用于固定原边耦合机构的顶伸机构（42）。

14.如权利要求13所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述顶伸机构（42）包括顶伸伺服电机、顶伸驱动齿轮和顶伸从动齿轮（43），顶伸驱动齿轮与顶伸伺服电机相连，顶伸驱动齿轮与顶伸从动齿轮（43）啮合，顶伸从动齿轮（43）连接顶伸转盘（44），顶伸转盘（44）上开设有若干顶伸键槽（45），若干顶伸杆（46）沿顶伸转盘（44）径向设置，且若干顶伸杆（46）沿顶伸顶伸转盘（44）圆周均匀布设，顶伸杆（46）的一端配合装配在所述顶伸键槽（45）内，顶伸驱动齿轮带动顶伸从动齿轮（43）往复转动时，顶伸转盘（44）随顶伸从动齿轮（43）往复转动，顶伸杆（46）在顶伸键槽（45）的限位作用下做伸出或回缩的动作，以实现原边耦合机构的锁定和解锁。

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