超声系统负载与谐振频率关系的测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，所述测试装置包括超声换能器、固定系统、负载加载系统、负载检测系统及测试系统。固定系统用于支撑超声换能器，负载加载系统可以向超声换能器加载可变负载。负载检测系统用于检测负载加载系统朝向超声换能器加载的负载，测试系统与超声换能器、负载加载系统及负载检测系统电连接，测试系统可以获得超声换能器的谐振频率，还可以向负载加载系统输出控制信号，还可以接受负载检测系统测量到的实测值。测试系统根据谐振频率与实测值，得到超声换能器的负载与谐振频率的关系曲线。根据本发明专利技术实施例的超声系统负载与谐振频率的测试装置能够测试不同负载对超声系统的谐振频率的影响规律。

Testing device for relationship between load and resonant frequency of ultrasonic system

The invention discloses a testing device for the relationship between the load and the resonant frequency of the ultrasonic system. The test device includes an ultrasonic transducer, a fixed system, a load loading system, a load detection system and a testing system. The fixed system is used to support ultrasonic transducers, and the load loading system can load variable loads to ultrasonic transducers. The load detection system is used to detect the load loaded by the load loading system toward the ultrasonic transducer. The test system is electrically connected with the ultrasonic transducer, load loading system and the load detection system. The test system can obtain the resonant frequency of the ultrasonic transducer. The system can also load the load system to output the control signal, and can also accept negative negative. The measured values are measured by the load detection system. According to the resonant frequency and the measured value, the test system obtains the relationship curve between the load and resonance frequency of the ultrasonic transducer. The testing device of the load and resonance frequency of the ultrasonic system according to the embodiment of the invention can test the effect of different loads on the resonant frequency of the ultrasonic system.

【技术实现步骤摘要】
超声系统负载与谐振频率关系的测试装置
本专利技术涉及精密加工
，尤其涉及一种超声系统负载与谐振频率关系的测试装置。
技术介绍
超声换能器广泛应用于脆硬材料的高速切削加工中，在超声频电信号的激励下，工具端部产生的超声频机械振动可以降低加工切削力，提高加工效率，延长刀具使用寿命。随着难加工材料需求的日益扩大，高效的超声加工系统研究成为发展趋势。超声系统通常需要工作在加工系统谐振频率附近，以使得工具端部输出振幅与系统转换效率最高。超声换能器采用的机电转换材料有压电陶瓷材料和超磁致伸缩材料两种。两种材料制成的超声换能器在加工过程中均存在频率漂移现象，其中，负载的变化是引起超声加工系统谐振频率变化的主要原因之一。因此，研究超声系统不同负载与谐振频率关系的意义重大。超声加工系统在加工过程中的负载变化情况复杂，在工况下研究负载对系统谐振频率的影响相对复杂且干扰因素较多。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，所述测试装置能够测试不同负载对超声系统的谐振频率的影响规律根据本专利技术实施例的超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，包括：超声换能器；固定系统，所述固定系统用于支撑所述超声换能器；负载加载系统，所述负载加载系统与所述超声换能器相连，以向所述超声换能器加载可变负载；负载检测系统，所述负载检测系统用于检测所述负载加载系统朝向所述超声换能器加载的负载；测试系统，所述测试系统与所述超声换能器电连接，以向所述超声换能器发出扫频信号且获得所述超声换能器的谐振频率；所述测试系统与所述负载加载系统电连接，以向所述负载加载系统输出控制信号；所述测试系统与所述负载检测系统电连接，以接受所述负载检测系统测量到的实测值；其中，所述测试系统根据所述谐振频率与所述实测值，得到所述超声换能器的负载与谐振频率的关系曲线。根据本专利技术实施例的超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，由于设有测试系统、负载检测系统和负载加载系统，实现了以时间参数作为中间变量，得到超声换能器的负载与谐振频率的关系曲线，从而实现了反应不同负载对超声系统的谐振频率影响的目的。在一些实施例中，所述负载加载系统包括：支座；传动机构，所述传动机构可活动地设在所述支座上；压缩机构，所述压缩机构设在所述支座上，所述压缩机构的远离所述传动机构的一侧止抵在所述超声换能器上；弹性件，所述弹性件的两端分别止抵在所述传动机构与所述压缩机构上，所述传动机构通过所述弹性件、所述压缩机构向所述超声换能器施加负载；驱动电机，所述驱动电机设在所述支座上，所述驱动电机与所述测试系统和所述传动机构相连以根据所述控制信号控制所述传动机构的活动。具体地，所述支座上设有第一安装孔，所述传动机构设在所述第一安装孔内，所述传动机构包括：丝杠，所述丝杠的一端连接在所述驱动电机的电机轴上；与所述丝杠配合的传动滑块，所述传动滑块沿所述第一安装孔的轴线方向可滑动地设在所述第一安装孔内，所述弹性件止抵在所述传动滑块上。在一些实施例中，所述压缩机构包括：压缩套筒，所述压缩套筒连接在所述支座的靠近所述超声换能器的一侧端面上，所述压缩套筒上设有与所述第一安装孔相对且贯通的装配孔；压缩顶块，所述压缩顶块可滑动地配合在所述装配孔内，所述弹性件止抵在所述压缩顶块上。具体地，所述压缩顶块具有配合孔，所述配合孔为朝向所述弹性件的一侧敞开的盲孔，所述负载检测系统包括设在所述配合孔的底壁上的传感器，所述弹性件的一端伸入到所述配合孔内且与所述传感器相连。在一些可选的实施例中，所述压缩机构与所述驱动电机分别设在所述第一安装孔的轴向两侧以封闭所述第一安装孔。在一些实施例中，所述超声换能器包括：本体，所述本体连接在所述固定系统上；变幅杆，所述变幅杆的一端连接在所述本体上，所述变幅杆的另一止抵在所述压缩机构上，所述压缩机构施加给所述变幅杆的负载的方向与所述变幅杆的中心轴线重合。在一些实施例中，所述固定系统包括：固定座，所述固定座具有第二安装孔；安装座，所述安装座的一端配合在所述第二安装孔内，所述安装座的另一端与所述超声换能器连接；连接机构，所述连接结构用于将所述安装座连接在所述第二安装孔内。在一些实施例中，所述连接机构包括：拉钉，所述拉钉的一端连接在所述安装座上；拉钉套筒，所述拉钉套筒的至少部分配合在所述第二安装孔内，所述拉钉套筒套设在所述拉钉上；紧定螺钉，所述紧定螺钉用于将所述拉钉套筒连接在所述第二安装孔内。具体地，所述拉钉套筒包括：定位部，所述定位部通过所述紧定螺钉配合在所述第二安装孔内；锁紧部，所述锁紧部位于所述第二安装孔的轴向外侧，所述锁紧部上配合有锁紧螺母，所述锁紧螺母的一端止抵在所述安装座的侧壁上。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的超声系统负载与谐振频率关系的测试装置结构示意图。图2是根据本专利技术实施例的超声换能器与固定系统结构示意图。图3是根据本专利技术实施例的负载加载系统和负载检测系统的结构示意图。图4是根据本专利技术实施例的压缩顶块的全剖主视图。图5是根据本专利技术实施例的压缩顶块的侧视图。图6是根据本专利技术实施例的传动滑块的全剖主视图。图7是根据本专利技术实施例的传动滑块的侧视图。附图标记：测试装置1000超声换能器100、本体110、变幅杆120、固定系统200、固定座210、第二安装孔211、安装座220、连接结构230、拉钉231、拉钉套筒232、固定部2321、锁紧部2322、锁紧螺母233、紧定螺钉234、负载加载系统300、支座310、第一安装孔311、传动机构320、丝杠321、传动螺母322、传动滑块323、滑凸3231、压缩机构330、压缩套筒331、装配孔3311、压缩顶块332、滑动部3321、配合孔3322、弹性件340、驱动电机350、负载检测系统400、测试系统500。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，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，也可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，其特征在于，包括：超声换能器；固定系统，所述固定系统用于支撑所述超声换能器；负载加载系统，所述负载加载系统与所述超声换能器相连，以向所述超声换能器加载可变负载；负载检测系统，所述负载检测系统用于检测所述负载加载系统朝向所述超声换能器加载的负载；测试系统，所述测试系统与所述超声换能器电连接，以向所述超声换能器发出扫频信号且获得所述超声换能器的谐振频率；所述测试系统与所述负载加载系统电连接，以向所述负载加载系统输出控制信号；所述测试系统与所述负载检测系统电连接，以接受所述负载检测系统测量到的实测值；其中，所述测试系统根据所述谐振频率与所述实测值，得到所述超声换能器的负载与谐振频率的关系曲线。

【技术特征摘要】
1.一种超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，其特征在于，包括：超声换能器；固定系统，所述固定系统用于支撑所述超声换能器；负载加载系统，所述负载加载系统与所述超声换能器相连，以向所述超声换能器加载可变负载；负载检测系统，所述负载检测系统用于检测所述负载加载系统朝向所述超声换能器加载的负载；测试系统，所述测试系统与所述超声换能器电连接，以向所述超声换能器发出扫频信号且获得所述超声换能器的谐振频率；所述测试系统与所述负载加载系统电连接，以向所述负载加载系统输出控制信号；所述测试系统与所述负载检测系统电连接，以接受所述负载检测系统测量到的实测值；其中，所述测试系统根据所述谐振频率与所述实测值，得到所述超声换能器的负载与谐振频率的关系曲线。2.根据权利要求1所述的超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，其特征在于，所述负载加载系统包括：支座；传动机构，所述传动机构可活动地设在所述支座上；压缩机构，所述压缩机构设在所述支座上，所述压缩机构的远离所述传动机构的一侧止抵在所述超声换能器上；弹性件，所述弹性件的两端分别止抵在所述传动机构与所述压缩机构上，所述传动机构通过所述弹性件、所述压缩机构向所述超声换能器施加负载；驱动电机，所述驱动电机设在所述支座上，所述驱动电机与所述测试系统和所述传动机构相连以根据所述控制信号控制所述传动机构的活动。3.根据权利要求2所述的超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，其特征在于，所述支座上设有第一安装孔，所述传动机构设在所述第一安装孔内，所述传动机构包括：丝杠，所述丝杠的一端连接在所述驱动电机的电机轴上；与所述丝杠配合的传动滑块，所述传动滑块沿所述第一安装孔的轴线方向可滑动地设在所述第一安装孔内，所述弹性件止抵在所述传动滑块上。4.根据权利要求2所述的超声系统负载与谐振频率关系的测试装置，其特征在于，所述压缩机构包括：压缩套筒，所述压缩套筒连接在所述支座的靠近所述超声换能器的一侧端面上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建富，郁鼎文，周辉林，冯平法，吴志军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11