CN115200851B - 模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架 - Google Patents
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Abstract
本发明提出模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，包括基础台架、顶板和可更换的配件模块；磁致伸缩作动器固定于基础台架内，其输出端与第一动态力传感器一端相连，动态力传感器另一端设置有带应变式静态力传感器的位移传感器测量盘；所述基础台架包括底座，底座上固定有光轴、设有霍尔探头的霍尔探头支架、设有电涡流位移传感器的位移传感器支架；顶板为星形顶板或平顶板，以其四周的光轴孔穿置于基础台架的光轴处，并以顶板四周光轴孔处的紧固件把顶板锁定于光轴处；基础台架、顶板通过与不同的配件模块组合，使测试台架在以下四种形态下切换；本发明能在不同情况下测量磁致伸缩作动器输出力、输出位移、隔振率、漏磁大小等性能。
Description
技术领域
本发明涉及测量设备技术领域，尤其是模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架。
背景技术
磁致伸缩作动器广泛运用在机械、电子设备、声学研究等方面，其主要的工作方式是通过给磁致伸缩材料的工作环境施加磁场，使得材料产生磁致伸缩效应从而输出力和位移产生振动，将作动器与振源接触，通过作动器的主动振动来达到抵消振源振动的目的。因此评价磁致伸缩作动器性能的重要指标就是其在一定条件下能产生的输出力和输出位移量，以及该作动器对于振源振动控制的隔振率。
现有的磁致伸缩作动器测试台架通常只针对某些测试项目进行通用设计无拓展性，在台架实现输出力、输出位移、隔振率、漏磁大小的测量时通用设计导致测量结果不精确。
另外，现有的磁致伸缩作动器测试台架在测试中只单独使用动态力传感器或应变式静态力传感器。只单独使用动态力传感器，由于没有吸收作动器输出位移的结构，在测试时出现输出机构出现顶死情况作动器无法输出位移，在测量磁致伸缩作动器输出的力时不能同时准确测量位移信号。只单独使用应变式静态力传感器则无法测量中高频下作动器的输出力特性。
同时，现有的磁致伸缩作动器测试台架通常将位移传感器布置在测试台架顶板或光轴上，没有考虑由于磁致伸缩作动器在工作时输出力使台架框架产生较大的变形，导致布置在台架上的位移传感器测量不准确。
现有的磁致伸缩作动器测试台架不具备测量磁致伸缩作动器漏磁情况，磁致伸缩材料需要磁场驱动进行磁致伸缩效应，故作动器在工作时会产生磁场泄漏。泄漏的磁场会对周围的仪器造成影响，因此在某些特定情况下对作动器的漏磁情况有一定要求。
发明内容
本发明提出模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，能在不同情况下测量磁致伸缩作动器输出力、输出位移、隔振率、漏磁大小等性能。
本发明采用以下技术方案。
模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，所述测试台架包括基础台架、可更换的顶板和可更换的配件模块；磁致伸缩作动器（9）固定于基础台架内，其输出端与第一动态力传感器（8）一端相连，动态力传感器另一端设置有带应变式静态力传感器（4）的位移传感器测量盘（7）；所述基础台架包括底座（14），底座上固定有竖向光轴、设有霍尔探头（11）的霍尔探头支架（12）、设有电涡流位移传感器的位移传感器支架（6）；
所述顶板为星形顶板或平顶板，以其四周的光轴孔穿置于基础台架的光轴（10）处，并以顶板四周光轴孔处的紧固件把顶板锁定于光轴处；基础台架、顶板通过与不同的配件模块组合，使测试台架在以下四种形态下切换；
第一形态：用于测试磁致伸缩作动器在变载荷情况下下输出力、输出位移、漏磁性能；
第二形态：用于测试磁致伸缩作动器在恒定载荷情况下输出力、输出位移、漏磁性能；
第三形态：用于测试低频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
第四形态：用于测试中高频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
测试台架处于第一形态或第二形态时，受力部件中的星形顶板、光轴、第一动态力传感器的刚度远大于应变型静态力传感器。
当测试台架处于第一形态时，使用电动缸模拟外载荷，使测试台架通过编程精准控制电动缸加载，顶板采用星形顶板以改善顶板变形导致磁致伸缩作动器输出位移测量不准确；
电动缸前端法兰通过螺栓连接固定在星形顶板上；电动缸输出杆通过螺纹与应变型静态力传感器相连接，通过电动缸输出杆的轴向缩进运动给磁致伸缩作动器传递压力模拟变载荷环境；
在使用第一形态一配套的测试系统进行测试时，以上位机对电动缸的运动行为进行预编程，控制电动缸按照设定的程序对磁致伸缩作动器输出端进行加载、减载操作；
测试台架处于第一形态时，以应变型静态力传感器测量磁致伸缩作动器极限输出力，以电涡流位移传感器测量变载荷下磁致伸缩作动器的频率响应特性，以霍尔探头测量作动器漏磁大小。
当测试台架处于第一形态时，所述磁致伸缩作动器（9）固定在底座（14）中心，位移传感器支架（6）设置在底座（14）上的磁致伸缩作动器（9）周围，磁致伸缩作动器（9）的输出端与第一动态力传感器（8）使用螺纹相连，位移传感器测量盘（7）设置在第一动态力传感器（8）上，应变式静态力传感器（4）设置在位移传感器测量盘（7）上，光轴（10）固定在底座（14）上磁致伸缩作动器（9）的四周，四根光轴（10）穿过位于顶板上的四个光杆通孔，圆螺母通过螺纹与光轴连接旋紧固定顶板，电动缸（1）与星形顶板（3）使用螺栓紧固连接；所述电动缸输出杆（1-1）与应变式静态力传感器（4）之间使用螺纹连接，丝杆（15）、应变式静态力传感器（4）、位移传感器测量盘（7）、第一动态力传感器（8）、磁致伸缩作动器（9）处于同一轴线上。
当测试台架处于第一形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤A1、开启上位机，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整电动缸输出力，使磁致伸缩作动器处于合适的外载荷大小；
步骤A2、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号；上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤A3、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤A4、测量磁致伸缩作动器输出力，将磁致伸缩作动器底座固定，使用第一动态力传感器测量磁致伸缩棒输出力，第一动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤A5、测量磁致伸缩棒输出位移，使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤A6、测量作动器频率响应曲线时，在上位机程序中输入不同幅值、0-1kHz的激励，使用电涡流位移传感器测量其时域位移，将测量结果做傅里叶变换后即可得到不同激励幅值下作动器频率响应曲线。在顶杆上施加外界载荷即可测量不同负载下作动器频率响应。
当测试台架处于第二形态时，顶板采用星形顶板，并将直线轴承使用螺栓连接固定在星形顶板（3）的中心；同时将丝杆（15）穿过直线轴承（22）并使丝杆可上下自由活动；丝杆上以承重螺栓夹紧固定质量块（16）；
所述丝杆的一端与应变型静态力传感器（4）使用螺纹相连接，使得质量块产生的重力沿着丝杆、应变型静态力传感器、螺纹连接杆、第一动态力传感器传递到磁致伸缩作动器上，通过增加或减少质量块的数目与质量，对磁致伸缩作动器施加恒定外载荷；应变型静态力传感器、第一动态传感器测量磁致伸缩作动器输出力，电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器的频率响应特性，霍尔探头测量作动器漏磁大小；第二形态模拟不同定质量载荷下测试磁致伸缩作动器输出力、输出位移、频率响应特性以及作动器漏磁大小。
测试台架处于第二形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤B1、开启上位机，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整质量块数量及质量，使磁致伸缩作动器处于合适的外载荷大小；
步骤B2、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号；上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤B3、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤B4、测量磁致伸缩作动器输出力，将磁致伸缩作动器底座固定，使用第一动态力传感器测量磁致伸缩棒输出力，第一动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤B5、测量磁致伸缩棒输出位移，使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤B6、测量作动器频率响应曲线时，在上位机程序中输入不同幅值、0-1kHz的激励，使用电涡流位移传感器测量其时域位移，将测量结果做傅里叶变换后即可得到不同激励幅值下作动器频率响应曲线；在顶杆上施加外界载荷即可测量不同负载下作动器频率响。
当测试台架处于第三形态时，顶板采用平顶板（17）以适配安装不同型号的激振器，平顶板上开有用于安装激振器（18）的通孔，使用螺栓将平顶板与激振器刚性连接，测试低频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
激振器输出端（18-1）使用螺纹与应变式静态力传感器（4）连接，测试时将输出振动通过、应变式静态力传感器、位移测量盘、第一动态力传感器、磁致伸缩作动器传递至动态力传感器；
静态力传感器测量激振器、顶板对磁致伸缩作动器施加的静态外载荷，第一动态力传感器收集激振器输出的振动波形传递给磁致伸缩作动器控制器用于磁致伸缩作动器振动主动控制的信号输入，第二动态力传感器固定于底座处，用于测量经过磁致伸缩作动器振动主动控制后的波形，上位机通过对比激振器输出波形与振动主动控制后的波形，计算出磁致伸缩作动器在中低频振动下的主动控制隔振率。
当测试台架处于第四形态时，顶板采用平顶板（17）以适配安装不同型号的激振器，使用柔性绳（20）将平顶板与激振器柔性连接，测试高频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
静态力传感器测量激振器、顶板对磁致伸缩作动器施加的静态外载荷，第一动态力传感器收集激振器输出的振动波形传递给磁致伸缩作动器控制器用于磁致伸缩作动器振动主动控制的信号输入，第二动态力传感器固定于底座处，用于测量经过磁致伸缩作动器振动主动控制后的波形，上位机通过对比激振器输出波形与振动主动控制后的波形，计算出磁致伸缩作动器在高频振动下的主动控制隔振率。
测试台架处于第三形态或第四形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤C1、开启上位机，将磁致伸缩作动器底座固定，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整顶板位置，使磁致伸缩作动器处于无载荷状态；
步骤C2、在上位机程序中给激振器的输入预设以不同幅值、0-1kHz的激励信号；上位机将激励信号数据传输至激振器驱动器，信号经过激振器驱动器功率放大后传入激振器产生振动；
步骤C3、使用第一动态力传感器测量磁致伸缩作动器所受到的外力，动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤C4、使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出端所受激励时产生的位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤C5、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入与激振器相反的激励信号。上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤C6、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤C7、使用第二动态力传感器测量磁致伸缩作动器隔振率，动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录。
所述位移传感器支架、霍尔探头支架均由十字连接件组装搭建，并以螺栓紧固件固于于底座上，所述位移传感器支架、霍尔探头支架的高度均可调节。
本发明的优点在于：
1、测试台架由模块化设计，进行不同测试时使用不同模块，具有较强的拓展性。
2、使用对应模块进行测试，减小台架测试结果误差。
3、解决了传统测试台架使用手动加载的不精确性。
4、所设计的第二形态，解决了测试磁致伸缩作动器输出性能过程中由于作动器输出端伸长导致的台架施加的外载荷变化问题。
本发明设计了一种在不同情况下测量磁致伸缩作动器输出力、输出位移、隔振率、漏磁大小等性能的测试台架，使用该台架可依据测试内容使用不同的配件进行组装，该台架依照不同的配件具有四种不同的形态。依据具体实验使用不同形态的台架测试现有磁致伸缩作动器在不同外载荷下的输出力、输出位移量，以及作动器隔振率，漏磁情况来对所测磁致伸缩作动器做出输出性能评估；其中，第一形态使用电动缸模拟外载荷，使测试台架可通过编程精准控制电动缸加载，解决了传统测试台架使用手动加载的不精确性；第二形态解决了测试过程中由于棒材伸长导致的台架外载荷变化问题；第三形态在结构上使用平顶板以便适配安装不同型号的激振器；第四形态在第三形态的基础上使用柔性绳将平顶板与激振器相连，适用于测试高频振动下磁致伸缩作动器隔振率。
本发明将位移传感器布置在独立的传感器支架上，支架与底座相连，在避免了测量时磁致伸缩作动器产生的力使得台架框架产生变形导致布置在台架上的位移传感器测量不准确的问题。同时能避免测量时台架共振导致的测量结果不准确的问题。
本发明使用应变型静态力传感器用于吸收并测量磁致伸缩作动器输出位移，同时传递磁致伸缩作动器产生的力。克服了理论上测量力和输出位移所要求的方法相驳的问题，即，在理论上测量磁致伸缩作动器输出力时要将作动器两端固定无法产生位移，测量磁致伸缩作动器输出位移时要使磁致伸缩作动器输出端自由活动而无法测量其输出力。
本发明在测试台架的形态一、形态二中所设计的星形顶板、光轴、第一动态力传感器等受力部件的刚度远大于应变型静态力传感器。可使在磁致伸缩作动器产生的微米级别输出位移向上传递时，其输出力使应变型静态力传感器产生形变，其输出位移则转化为应变型静态力传感器的形变量，使得电涡流位移传感器能准确的测量磁致伸缩作动器的输出位移。使用应变型静态力传感器可以通过自身形变吸收磁致伸缩作动器输出位移，使与应变型静态力传感器相连的电涡流位移传感器测量板可以在轴线方向产生微米级别位移并被电涡流位移传感器检测到。同时应变型静态力传感器可以将输出力延轴线方向传递至顶板。同时，在第一形态中静态力传感器还可测量电动缸所施加的预压力以及作动器输出力，第二形态中静态力传感器可测量质量块对作动器所施加的重力。
本发明在测试台架中布置霍尔探头，用于检测在不同工作状态中磁致伸缩作动器的漏磁情况。霍尔探头将收集到的磁场信号传递给特斯拉计进行处理，最后使用上位机进行记录。通过测量磁致伸缩作动器漏磁可测试磁致伸缩作动器内部磁路是否完好，保护周围精密仪器不被磁致伸缩作动器所产生的漏磁造成损害。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是磁致伸缩作动器测试台架第一形态外部结构示意图；
附图2是磁致伸缩作动器测试台架第一形态外部结构的另一示意图；
附图3为磁致伸缩作动器测试台架第一形态的横截面连接示意图；
附图4为测试台架的第一形态测试系统连线示意图；
附图5是磁致伸缩作动器测试台架第二形态外部结构示意图；
附图6是磁致伸缩作动器测试台架第二形态外部结构的另一示意图；
附图7是磁致伸缩作动器测试台架第二形态的横截面连接示意图；
附图8是测试台架的第二形态测试系统连线示意图；
附图9是磁致伸缩作动器测试台架第三形态外部结构示意图；
附图10是磁致伸缩作动器测试台架第三形态外部结构的另一示意图；
附图11是磁致伸缩作动器测试台架第三形态的横截面连接示意图；
附图12是磁致伸缩作动器测试台架第四形态外部结构示意图；
附图13是磁致伸缩作动器测试台架第四形态外部结构的另一示意图；
附图14是磁致伸缩作动器测试台架第二形态的横截面连接示意图；
附图15是测试台架的第三形态或第四形态的测试系统连线示意图；
附图16是星形顶板结构的三视图形式的示意图；
附图17是电涡流位移传感器的测量盘结构三视图形式的示意图；
附图18是第一动态力传感器结构三视图形式的示意图；
附图19是底座三视图形式的示意图；
图中：1-电动缸，1-1电动缸输出杆，2-圆螺母，3-星形顶板，4-应变型静态力传感器，5-电涡流位移传感器，6-位移传感器支架，7-位移传感器测量盘，8-第一动态力传感器，9-磁致伸缩作动器，10-光轴，,11-霍尔探头，12-霍尔探头支架，13-螺纹连接杆，14-底座，15-丝杆，16-质量块，17-平顶板，18-激振器，18-1激振器输出端，19-第二动态力传感器，20-柔性绳，21-承重螺母，22-直线轴承。
具体实施方式
如图所示，模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，所述测试台架包括基础台架、可更换的顶板和可更换的配件模块；磁致伸缩作动器9固定于基础台架内，其输出端与第一动态力传感器8一端相连，动态力传感器另一端设置有带应变式静态力传感器4的位移传感器测量盘7；所述基础台架包括底座14，底座上固定有竖向光轴、设有霍尔探头11的霍尔探头支架12、设有电涡流位移传感器5的位移传感器支架6；
所述顶板为星形顶板3或平顶板17，以其四周的光轴孔穿置于基础台架的光轴10处，并以顶板四周光轴孔处的紧固件把顶板锁定于光轴处；基础台架、顶板通过与不同的配件模块组合，使测试台架在以下四种形态下切换；
第一形态：用于测试磁致伸缩作动器在变载荷情况下下输出力、输出位移、漏磁性能；
第二形态：用于测试磁致伸缩作动器在恒定载荷情况下输出力、输出位移、漏磁性能；
第三形态：用于测试低频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
第四形态：用于测试中高频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
测试台架处于第一形态或第二形态时，受力部件中的星形顶板、光轴、第一动态力传感器的刚度远大于应变型静态力传感器。
当测试台架处于第一形态时，使用电动缸1模拟外载荷，使测试台架通过编程精准控制电动缸加载，顶板采用星形顶板以改善顶板变形导致磁致伸缩作动器输出位移测量不准确；
电动缸前端法兰通过螺栓连接固定在星形顶板上；电动缸输出杆1-1通过螺纹与应变型静态力传感器相连接，通过电动缸输出杆的轴向缩进运动给磁致伸缩作动器传递压力模拟变载荷环境；
在使用第一形态一配套的测试系统进行测试时，以上位机对电动缸的运动行为进行预编程，控制电动缸按照设定的程序对磁致伸缩作动器输出端进行加载、减载操作；
测试台架处于第一形态时，以应变型静态力传感器测量磁致伸缩作动器极限输出力，以电涡流位移传感器测量变载荷下磁致伸缩作动器的频率响应特性，以霍尔探头测量作动器漏磁大小。
当测试台架处于第一形态时，所述磁致伸缩作动器9固定在底座14中心，位移传感器支架6设置在底座14上的磁致伸缩作动器9周围，磁致伸缩作动器9的输出端与第一动态力传感器8使用螺纹相连，位移传感器测量盘7设置在第一动态力传感器8上，应变式静态力传感器4设置在位移传感器测量盘7上，光轴10固定在底座14上磁致伸缩作动器9的四周，四根光轴10穿过位于顶板上的四个光杆通孔，圆螺母通过螺纹与光轴连接旋紧固定顶板，电动缸1与星形顶板3使用螺栓紧固连接；所述电动缸输出杆1-1与应变式静态力传感器4之间使用螺纹连接，丝杆15、应变式静态力传感器4、位移传感器测量盘7、第一动态力传感器8、磁致伸缩作动器9处于同一轴线上。
当测试台架处于第一形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤A1、开启上位机，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整电动缸输出力，使磁致伸缩作动器处于合适的外载荷大小；
步骤A2、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号；上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤A3、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤A4、测量磁致伸缩作动器输出力，将磁致伸缩作动器底座固定，使用第一动态力传感器测量磁致伸缩棒输出力，第一动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤A5、测量磁致伸缩棒输出位移，使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤A6、测量作动器频率响应曲线时，在上位机程序中输入不同幅值、0-1kHz的激励，使用电涡流位移传感器测量其时域位移，将测量结果做傅里叶变换后即可得到不同激励幅值下作动器频率响应曲线。在顶杆上施加外界载荷即可测量不同负载下作动器频率响应。
当测试台架处于第二形态时，顶板采用星形顶板，并将直线轴承使用螺栓连接固定在星形顶板3的中心；同时将丝杆15穿过直线轴承22并使丝杆可上下自由活动；丝杆上以承重螺栓21夹紧固定质量块16；
所述丝杆的一端与应变型静态力传感器4使用螺纹相连接，使得质量块产生的重力沿着丝杆、应变型静态力传感器、螺纹连接杆、第一动态力传感器传递到磁致伸缩作动器上，通过增加或减少质量块的数目与质量，对磁致伸缩作动器施加恒定外载荷；应变型静态力传感器、第一动态传感器测量磁致伸缩作动器输出力，电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器的频率响应特性，霍尔探头测量作动器漏磁大小；第二形态模拟不同定质量载荷下测试磁致伸缩作动器输出力、输出位移、频率响应特性以及作动器漏磁大小。
测试台架处于第二形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤B1、开启上位机，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整质量块数量及质量，使磁致伸缩作动器处于合适的外载荷大小；
步骤B2、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号；上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤B3、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤B4、测量磁致伸缩作动器输出力，将磁致伸缩作动器底座固定，使用第一动态力传感器测量磁致伸缩棒输出力，第一动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤B5、测量磁致伸缩棒输出位移，使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤B6、测量作动器频率响应曲线时，在上位机程序中输入不同幅值、0-1kHz的激励，使用电涡流位移传感器测量其时域位移，将测量结果做傅里叶变换后即可得到不同激励幅值下作动器频率响应曲线；在顶杆上施加外界载荷即可测量不同负载下作动器频率响。
当测试台架处于第三形态时，顶板采用平顶板17以适配安装不同型号的激振器，平顶板上开有用于安装激振器18的通孔，使用螺栓将平顶板与激振器刚性连接，测试低频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
激振器输出端18-1使用螺纹与应变式静态力传感器4连接，测试时将输出振动通过、应变式静态力传感器、位移测量盘、第一动态力传感器、磁致伸缩作动器传递至动态力传感器；
静态力传感器测量激振器、顶板对磁致伸缩作动器施加的静态外载荷，第一动态力传感器收集激振器输出的振动波形传递给磁致伸缩作动器控制器用于磁致伸缩作动器振动主动控制的信号输入，第二动态力传感器19固定于底座处，用于测量经过磁致伸缩作动器振动主动控制后的波形，上位机通过对比激振器输出波形与振动主动控制后的波形，计算出磁致伸缩作动器在中低频振动下的主动控制隔振率。
当测试台架处于第四形态时，顶板采用平顶板17以适配安装不同型号的激振器，使用柔性绳20将平顶板与激振器柔性连接，测试高频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
静态力传感器测量激振器、顶板对磁致伸缩作动器施加的静态外载荷，第一动态力传感器收集激振器输出的振动波形传递给磁致伸缩作动器控制器用于磁致伸缩作动器振动主动控制的信号输入，第二动态力传感器固定于底座处，用于测量经过磁致伸缩作动器振动主动控制后的波形，上位机通过对比激振器输出波形与振动主动控制后的波形，计算出磁致伸缩作动器在高频振动下的主动控制隔振率。
测试台架处于第三形态或第四形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤C1、开启上位机，将磁致伸缩作动器底座固定，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整顶板位置，使磁致伸缩作动器处于无载荷状态；
步骤C2、在上位机程序中给激振器的输入预设以不同幅值、0-1kHz的激励信号；上位机将激励信号数据传输至激振器驱动器，信号经过激振器驱动器功率放大后传入激振器产生振动；
步骤C3、使用第一动态力传感器测量磁致伸缩作动器所受到的外力，动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤C4、使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出端所受激励时产生的位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤C5、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入与激振器相反的激励信号。上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤C6、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤C7、使用第二动态力传感器测量磁致伸缩作动器隔振率，动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录。
所述位移传感器支架、霍尔探头支架均由十字连接件组装搭建，并以螺栓紧固件固于于底座上，所述位移传感器支架、霍尔探头支架的高度均可调节。
Claims (4)
1.模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，其特征在于：所述测试台架包括基础台架、可更换的顶板和可更换的配件模块；磁致伸缩作动器（9）固定于基础台架内，其输出端与第一动态力传感器（8）一端相连，动态力传感器另一端设置有带应变型静态力传感器（4）的位移传感器测量盘（7）；所述基础台架包括底座（14），底座上固定有竖向光轴、设有霍尔探头（11）的霍尔探头支架（12）、设有电涡流位移传感器的位移传感器支架（6）；
所述顶板为星形顶板或平顶板，以其四周的光轴孔穿置于基础台架的光轴（10）处，并以顶板四周光轴孔处的紧固件把顶板锁定于光轴处；基础台架、顶板通过与不同的配件模块组合，使测试台架在以下四种形态下切换；
第一形态：用于测试磁致伸缩作动器在变载荷情况下下输出力、输出位移、漏磁性能；
第二形态：用于测试磁致伸缩作动器在恒定载荷情况下输出力、输出位移、漏磁性能；
第三形态：用于测试低频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
第四形态：用于测试中高频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
测试台架处于第一形态或第二形态时，受力部件中的星形顶板、光轴、第一动态力传感器的刚度远大于应变型静态力传感器；
当测试台架处于第一形态时，使用电动缸模拟外载荷，使测试台架通过编程精准控制电动缸加载，顶板采用星形顶板以改善顶板变形导致磁致伸缩作动器输出位移测量不准确；
电动缸前端法兰通过螺栓连接固定在星形顶板上；电动缸输出杆通过螺纹与应变型静态力传感器相连接，通过电动缸输出杆的轴向缩进运动给磁致伸缩作动器传递压力模拟变载荷环境；
在使用第一形态一配套的测试系统进行测试时，以上位机对电动缸的运动行为进行预编程，控制电动缸按照设定的程序对磁致伸缩作动器输出端进行加载、减载操作；
测试台架处于第一形态时，以应变型静态力传感器测量磁致伸缩作动器极限输出力，以电涡流位移传感器测量变载荷下磁致伸缩作动器的频率响应特性，以霍尔探头测量作动器漏磁大小；
当测试台架处于第一形态时，所述磁致伸缩作动器（9）固定在底座（14）中心，位移传感器支架（6）设置在底座（14）上的磁致伸缩作动器（9）周围，磁致伸缩作动器（9）的输出端与第一动态力传感器（8）使用螺纹相连，位移传感器测量盘（7）设置在第一动态力传感器（8）上，应变型静态力传感器（4）设置在位移传感器测量盘（7）上，光轴（10）固定在底座（14）上磁致伸缩作动器（9）的四周，四根光轴（10）穿过位于顶板上的四个光杆通孔，圆螺母通过螺纹与光轴连接旋紧固定顶板，电动缸（1）与星形顶板（3）使用螺栓紧固连接；所述电动缸输出杆（1-1）与应变型静态力传感器（4）之间使用螺纹连接，丝杆（15）、应变型静态力传感器（4）、位移传感器测量盘（7）、第一动态力传感器（8）、磁致伸缩作动器（9）处于同一轴线上；
当测试台架处于第二形态时，顶板采用星形顶板，并将直线轴承使用螺栓连接固定在星形顶板（3）的中心；同时将丝杆（15）穿过直线轴承（22）并使丝杆可上下自由活动；丝杆上以承重螺栓夹紧固定质量块（16）；
所述丝杆的一端与应变型静态力传感器（4）使用螺纹相连接，使得质量块产生的重力沿着丝杆、应变型静态力传感器、螺纹连接杆、第一动态力传感器传递到磁致伸缩作动器上，通过增加或减少质量块的数目与质量，对磁致伸缩作动器施加恒定外载荷；应变型静态力传感器、第一动态传感器测量磁致伸缩作动器输出力，电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器的频率响应特性，霍尔探头测量作动器漏磁大小；第二形态模拟不同定质量载荷下测试磁致伸缩作动器输出力、输出位移、频率响应特性以及作动器漏磁大小；
当测试台架处于第三形态时，顶板采用平顶板（17）以适配安装不同型号的激振器，平顶板上开有用于安装激振器（18）的通孔，使用螺栓将平顶板与激振器刚性连接，测试低频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
激振器输出端（18-1）使用螺纹与应变型静态力传感器（4）连接，测试时将输出振动通过、应变型静态力传感器、位移测量盘、第一动态力传感器、磁致伸缩作动器传递至动态力传感器；
静态力传感器测量激振器、顶板对磁致伸缩作动器施加的静态外载荷，第一动态力传感器收集激振器输出的振动波形传递给磁致伸缩作动器控制器用于磁致伸缩作动器振动主动控制的信号输入，第二动态力传感器固定于底座处，用于测量经过磁致伸缩作动器振动主动控制后的波形，上位机通过对比激振器输出波形与振动主动控制后的波形，计算出磁致伸缩作动器在中低频振动下的主动控制隔振率；
当测试台架处于第四形态时，顶板采用平顶板（17）以适配安装不同型号的激振器，使用柔性绳（20）将平顶板与激振器柔性连接，测试高频振动下磁致伸缩作动器的隔振率；
静态力传感器测量激振器、顶板对磁致伸缩作动器施加的静态外载荷，第一动态力传感器收集激振器输出的振动波形传递给磁致伸缩作动器控制器用于磁致伸缩作动器振动主动控制的信号输入，第二动态力传感器固定于底座处，用于测量经过磁致伸缩作动器振动主动控制后的波形，上位机通过对比激振器输出波形与振动主动控制后的波形，计算出磁致伸缩作动器在高频振动下的主动控制隔振率；
所述位移传感器支架、霍尔探头支架均由十字连接件组装搭建，并以螺栓紧固件固于底座上，所述位移传感器支架、霍尔探头支架的高度均可调节。
2.根据权利要求1所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，其特征在于：当测试台架处于第一形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤A1、开启上位机，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整电动缸输出力，使磁致伸缩作动器处于合适的外载荷大小；
步骤A2、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号；上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤A3、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤A4、测量磁致伸缩作动器输出力，将磁致伸缩作动器底座固定，使用第一动态力传感器测量磁致伸缩棒输出力，第一动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤A5、测量磁致伸缩棒输出位移，使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤A6、测量作动器频率响应曲线时，在上位机程序中输入不同幅值、0-1kHz的激励，使用电涡流位移传感器测量其时域位移，将测量结果做傅里叶变换后即可得到不同激励幅值下作动器频率响应曲线；
在顶杆上施加外界载荷即可测量不同负载下作动器频率响应。
3.根据权利要求1所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，其特征在于：测试台架处于第二形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤B1、开启上位机，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整质量块数量及质量，使磁致伸缩作动器处于合适的外载荷大小；
步骤B2、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号；上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤B3、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤B4、测量磁致伸缩作动器输出力，将磁致伸缩作动器底座固定，使用第一动态力传感器测量磁致伸缩棒输出力，第一动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤B5、测量磁致伸缩棒输出位移，使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤B6、测量作动器频率响应曲线时，在上位机程序中输入不同幅值、0-1kHz的激励，使用电涡流位移传感器测量其时域位移，将测量结果做傅里叶变换后即可得到不同激励幅值下作动器频率响应曲线；在顶杆上施加外界载荷即可测量不同负载下作动器频率响应。
4.根据权利要求1所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架，其特征在于：测试台架处于第三形态或第四形态时，其工作过程包括以下步骤；
步骤C1、开启上位机，将磁致伸缩作动器底座固定，静态力传感器检测磁致伸缩作动器输出端轴向受力，力信号传递至上位机，通过上位机所显示的外载荷数值调整顶板位置，使磁致伸缩作动器处于无载荷状态；
步骤C2、在上位机程序中给激振器的输入预设以不同幅值、0-1kHz的激励信号；上位机将激励信号数据传输至激振器驱动器，信号经过激振器驱动器功率放大后传入激振器产生振动；
步骤C3、使用第一动态力传感器测量磁致伸缩作动器所受到的外力，动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录；
步骤C4、使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出端所受激励时产生的位移，电涡流位移传感器将位移信息传递给所述上位机进行记录；
步骤C5、在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入与激振器相反的激励信号；
上位机将信号数据传输至信号发生器，经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振动；
步骤C6、霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化，将磁场强度信息传递给特斯拉计，特斯拉计将处理后的信号发送至数据采集卡，最终传递至所述上位机进行记录；
步骤C7、使用第二动态力传感器测量磁致伸缩作动器隔振率，动态力传感器将力信息传递给所述上位机进行记录。
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