CN206832278U - 一种用于低频力学谱测试仪的自动调零装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，包含底座、设置在底座上的机架、设置在机架上可水平滑动的光电变换器、设置在底座上通过步进电机驱动带动光电变换器滑动的同步带传动机构、用于采集光电变换器信号控制步进电机动作的调零电路；所述调零电路包括两组设置在光电变换器上均采用差动连接的硅光电池组、与步进电机线连接的步进电机细分驱动器；所述其中一组硅光电池组与仪用放大器连接后连至上位机，另一组硅光电池组与减法器连接后分别接入过零比较器和双极性V/F转换器后均连至步进电机细分驱动器；本实用新型通过一组硅光电池组采集光斑振动信号，另一组硅光电池组用于光电变换器的快速调零，且具有自锁和微调功能。

Description

一种用于低频力学谱测试仪的自动调零装置

技术领域

本实用新型涉及低频力学谱测试领域，特指一种用于低频力学谱测试仪的自动调零装置。

背景技术

低频力学谱测试仪是研究材料力、电、磁等特性的重要仪器，可以探测材料的内部结构、缺陷和位错，研究晶界或相界面的运动规律。

目前，国内使用的低频力学谱测试仪一般都是自行研制的，如苏州市职业大学现代测试技术研究所曾于2004年研制了LMA-1型低频力学谱测试仪；该测试仪利用竖摆杆上的平面镜将试样的振动转换成平行光斑的位移，并通过光电变换器上两块差动连接的硅光电池将光斑的位移转换成电压信号，由上位机进行数据采集，从而测得试样的力学谱；但是在测试过程中光斑容易偏离零位，导致光斑随试样振动时可能出现其中一块硅光电池照射不到光线而造成测试失败；现有解决方法都是通过上位机驱动丝杆螺母传动机构控制光电变换器的位置，不断调整使其回归零位，由于通过上位机对光电变换器的位置进行调整，一方面增加了上位机的工作任务，另一方面通过丝杆螺母传动机构需要不断往复调整，存在位置调整过度，导致调整时间较长，影响了材料的整个测试过程，甚至导致一些重要数据丢失。

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，不需要上位机控制，便能够快速使光电变换器归零，且具有自锁和微调功能。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，包含底座、设置在底座上的机架、设置在机架上可水平滑动的光电变换器、设置在底座上通过步进电机驱动带动光电变换器滑动的同步带传动机构、用于采集光电变换器信号控制步进电机动作的调零电路；所述调零电路包括两组设置在光电变换器上均采用差动连接的硅光电池组、仪用放大器、减法器、过零比较器、双极性V/F转换器、与步进电机线连接的步进电机细分驱动器；所述其中一组硅光电池组与仪用放大器连接后连至上位机,用于采集光斑振动信号，经仪用放大器放大后传送至上位机中，另一组硅光电池组与减法器连接后分为两路，用于光电变换器的快速调零，一路接入过零比较器后连至步进电机细分驱动器，用于控制步进电机的转向，另一路接入双极性V/F转换器后连至步进电机细分驱动器，用于控制步进电机的转速。

优选的，所述调零电路还包括整流电桥、比较器、电子开关A；所述减法器的输出端分为两路，其中一路接入电子开关A后分别与过零比较器和双极性V/F转换器连接，另一路依次与整流电桥、比较器连接后连至电子开关A，用于反馈信号，根据电压差判断电路通断；所述比较器的输入端还连接有基准电压。

优选的，所述调零电路还包括电子开关B、电子开关C；所述电子开关B和电子开关C均通过上位机控制，其中电子开关B接在过零比较器和步进电机细分驱动器之间，电子开关C接在双极性V/F转换器和步进电机细分驱动器之间。

优选的，所述机架包括两根竖直设置在底座两端的支架、两根水平放置的导轨；所述每根导轨的两端均通过滑块可上下滑动设置在两根支架上；所述光电变换器可滑动的设置在两根导轨上。

优选的，所述同步带传动机构包括分别设置在底座上的同步主动齿轮和同步从动齿轮、绕过同步主动齿轮和同步从动齿轮驱动光电变换器滑动的同步带；所述步进电机与同步主动齿轮通过联轴器连接。

优选的，所述光电变换器与同步带通过螺钉连接或卡扣连接或粘接。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置通过一组硅光电池组采集光斑振动信号传送至上位机，另一组硅光电池组用于采集光斑位置，通过过零比较器控制步进电机的转向，通过双极性V/F转换器控制步进电机的转数，能驱动光电变换器快速调零，大大节省调整时间；且通过步进电机细分驱动器控制步进电机，能使步进电机在较小的步进距角下运行，保证光电变换器的调零更加精确，运行更为稳定；并且步进电机具有自锁功能，能有效锁定光电变换器的位置，防止光电变换器在测量过程中位置偏移。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

附图1为本实用新型所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置的结构示意图；

附图2为本实用新型所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置中调零电路的电路图。

其中：1、底座；2、同步主动齿轮；3、硅光电池组；4、光电变换器；5、导轨；6、滑块；7、支架；8、同步从动齿轮；9、同步带；10、步进电机；11、仪用放大器；12、上位机；13、减法器；14、电子开关A；15、过零比较器；16、电子开关B；17、步进电机细分驱动器；18、整流电桥；19、基准电压；20、比较器；21、双极性V/F转换器；22、电子开关C。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

附图1-2为本实用新型所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，包含底座1、设置在底座1上的机架、设置在机架上可水平滑动的光电变换器4、设置在底座1上通过步进电机10驱动带动光电变换器4滑动的同步带传动机构、用于采集光电变换器4信号控制步进电机10动作的调零电路；所述调零电路包括两组设置在光电变换器4的硅光电池组3、仪用放大器11、减法器13、过零比较器15、双极性V/F转换器21、整流电桥18、比较器20、电子开关A14、电子开关B16、电子开关C22、与步进电机10线连接的步进电机细分驱动器17；所述其中一组硅光电池组3包括采用差动连接的硅光电池A和硅光电池B，与仪用放大器11连接后连至上位机12,用于采集光斑振动信号，经仪用放大器11放大后传送至上位机12中，另一组硅光电池组3包括采用差动连接的硅光电池C和硅光电池D，与减法器13连接后分为两路，用于光电变换器4的快速调零，一路接入过零比较器15后连至步进电机细分驱动器17的D I R输入端，用于控制步进电机10的转向，另一路接入双极性V/F转换器21后连至步进电机细分驱动器17的CP端，用于控制步进电机10的转速；所述减法器13的输出端分为两路，其中一路接入电子开关A14后分别与过零比较器15和双极性V/F转换器21连接，另一路依次与整流电桥18、比较器20连接后连至电子开关A14，用于反馈信号，根据电压差判断电路通断；所述比较器20的输入端还连接有基准电压19；所述电子开关B16和电子开关C22均通过上位机12控制，其中电子开关B16接在过零比较器15和步进电机细分驱动器17之间，电子开关C22接在双极性V/F转换器21和步进电机细分驱动器17之间，便于上位机12控制步进电机10动作；所述机架包括两根竖直设置在底座1两端的支架7、两根水平放置的导轨5；所述每根导轨5的两端均通过滑块6可上下滑动设置在两根支架7上；所述光电变换器4可滑动的设置在两根导轨5上；所述同步带传动机构包括分别设置在底座1上的同步主动齿轮2和同步从动齿轮8、绕过同步主动齿轮2和同步从动齿轮8驱动光电变换器4滑动的同步带9；所述步进电机与同步主动齿轮2通过联轴器连接；所述光电变换器4与同步带9通过螺钉连接或卡扣连接或粘接。

使用时：当低频力学谱测试仪进行力学谱测试时，首先应根据测试材料的不同，调整基准电压19；当一次测试完成后，上位机12将对竖摆杆进行刹车控制，在刹车完成后，上位机12将发送一个控制信号到快速自动调零装置，使电子开关B16和电子开关C22闭合；此时，若光斑位置偏离零位，则硅光电池C和硅光电池D的光线照射面积不同，硅光电池C和硅光电池D输出差动电压，由减法器13进行减法运算并放大，经整流电桥18转换成单极性正电压后，通过比较器20与基准电压19比较；当小于基准电压19时，光斑偏离在正常范围内，光电变换器4不需要进行位置调整，则比较器20输出为0，电子开关A14不闭合，反之当大于基准电压19时，比较器20输出为逻辑1，使电子开关A14闭合，分成两路，一路接过零比较器15生成步进电机的转动方向控制信号，使步进电机驱动同步带9带动光电变换器4朝减少硅光电池C和硅光电池D电压差的方向转动；另一路由双极性V/F转换器21生成步进电机驱动脉冲，当硅光电池C和硅光电池D的电压差越大，脉冲的频率越高，步进电机转速越快，光电变换器4的移动越快，能迅速减小硅光电池C和硅光电池D的电压差；反之硅光电池C和硅光电池D的电压差较小时，则脉冲频率较低，能对光电变换器4的位置进行微调，有效避免调零过度，依次循环，直至硅光电池C和硅光电池D输出的差动电压小于基准电压19，反馈信号通知上位机12调零结束，可以进行下一次的力学谱测试。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置通过一组硅光电池组采集光斑振动信号传送至上位机，另一组硅光电池组用于采集光斑位置，通过过零比较器控制步进电机的转向，通过双极性V/F转换器控制步进电机的转数，能驱动光电变换器快速调零，大大节省调整时间；且通过步进电机细分驱动器控制步进电机，能使步进电机在较小的步进距角下运行，保证光电变换器的调零更加精确，运行更为稳定；并且步进电机具有自锁功能，能有效锁定光电变换器的位置，防止光电变换器在测量过程中位置偏移。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，其特征在于：包含底座、设置在底座上的机架、设置在机架上可水平滑动的光电变换器、设置在底座上通过步进电机驱动带动光电变换器滑动的同步带传动机构、用于采集光电变换器信号控制步进电机动作的调零电路；所述调零电路包括两组设置在光电变换器上均采用差动连接的硅光电池组、仪用放大器、减法器、过零比较器、双极性V/F转换器、与步进电机线连接的步进电机细分驱动器；所述其中一组硅光电池组与仪用放大器连接后连至上位机,用于采集光斑振动信号，经仪用放大器放大后传送至上位机中，另一组硅光电池组与减法器连接后分为两路，用于光电变换器的快速调零，一路接入过零比较器后连至步进电机细分驱动器，用于控制步进电机的转向，另一路接入双极性V/F转换器后连至步进电机细分驱动器，用于控制步进电机的转速。

2.根据权利要求1所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，其特征在于：所述调零电路还包括整流电桥、比较器、电子开关A；所述减法器的输出端分为两路，其中一路接入电子开关A后分别与过零比较器和双极性V/F转换器连接，另一路依次与整流电桥、比较器连接后连至电子开关A，用于反馈信号，根据电压差判断电路通断；所述比较器的输入端还连接有基准电压。

3.根据权利要求1或2所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，其特征在于：所述调零电路还包括电子开关B、电子开关C；所述电子开关B和电子开关C均通过上位机控制，其中电子开关B接在过零比较器和步进电机细分驱动器之间，电子开关C接在双极性V/F转换器和步进电机细分驱动器之间。

4.根据权利要求3所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，其特征在于：所述机架包括两根竖直设置在底座两端的支架、两根水平放置的导轨；所述每根导轨的两端均通过滑块可上下滑动设置在两根支架上；所述光电变换器可滑动的设置在两根导轨上。

5.根据权利要求4所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，其特征在于：所述同步带传动机构包括分别设置在底座上的同步主动齿轮和同步从动齿轮、绕过同步主动齿轮和同步从动齿轮驱动光电变换器滑动的同步带；所述步进电机与同步主动齿轮通过联轴器连接。

6.根据权利要求5所述的用于低频力学谱测试仪的自动调零装置，其特征在于：所述光电变换器与同步带通过螺钉连接或卡扣连接或粘接。