一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置，包括功率放大器、霍尔传感器、感应线圈、第一压力传感器、应变片、激光位移传感器、第二压力传感器以及dSPACE平台；霍尔传感器测量GMM棒的表面磁场强度，感应线圈测量GMM棒内部的磁通密度，第一压力传感器测量作用于GMM棒上的预紧力，应变片测量GMM棒受力后的应变量，激光位移传感器测量液压缸的机械状态变量，第二压力传感器有两个来测量液压缸的压力变化及流量变化，dSPACE平台计算出GMM棒工作过程所处的磁场条件，杨氏模量以及输出功率、机械阻抗及动态特征指标。实施本发明专利技术，能够测试磁场、温度、动态负载影响下的GMM本征非线性和多物理场耦合特性，实现整体对M‑EHA装置的动力学特性指标测试。

An intelligent device for measuring the dynamic characteristics of electro-static hydraulic actuator driven by materials

【技术实现步骤摘要】
一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置
本专利技术涉及电静液作动器检测
，尤其涉及一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置。
技术介绍
电静液作动器(ElectroHydrostaticActuator，EHA)是一种高度集成的泵控静液传动系统，依靠电机、静液、泵阀和液压缸等机构实现力和位移的传递。传统的电静液作动器产品由电机作为驱动元件，为液压回路提供动力。然而，受制于电机物理特性限制，使电机驱动的电静液作动器的发展在高频率、高效率等方面受到影响，因此将智能材料与电静液作动器结合，可以使EHA装置相比传统机构具有更小的体积、更高的响应速度以及更精确的位移输出控制。目前，由智能材料驱动的电静液作动器，其驱动元件通常为压电陶瓷、超磁致伸缩材料(GMM)、形状记忆合金和磁流变材料等。例如，相对于采用压电陶瓷作为驱动元件的电静液作动器，采用超磁致伸缩材料(GMM)作为驱动元件的电静液作动器在输出行程上是前者的5-8倍，且在功率密度上是前者的10倍以上，因此GMM作为驱动元件的电静液作动器在工程应用中具有更加优异的性能。在实际使用过程中，由于GMM具有较强的非线性特性，其输出性能与激励磁场和负载应力有关联，使得智能型磁致伸缩式电静液作动器(M-EHA)装置的整体动力学特性较为复杂，影响因素也较多。因此，要整体描述和掌握M-EHA装置的动力学特性，就必须对GMM在多物理场耦合条件下的本征非线性进行研究，并且通过测试的方法掌握和了解GMM驱动时电静液作动器的动力学输出特性。因此，亟需一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置，能够用于测试磁场、温度、动态负载影响下的GMM本征非线性和多物理场耦合特性，实现整体对M-EHA装置的动力学特性指标测试。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置，能够测试磁场、温度、动态负载影响下的GMM本征非线性和多物理场耦合特性，实现整体对M-EHA装置的动力学特性指标测试。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置，其用于智能材料驱动的电静液作动器上；其中，所述智能材料驱动的电静液作动器包括GMM棒、直流偏置线圈、激励线圈、泵活塞、泵腔、单向阀、管路、液压缸、回油阀、蓄能器以及预紧螺栓；其中，所述的智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置包括：功率放大器、霍尔传感器、感应线圈、第一压力传感器、应变片、激光位移传感器、第二压力传感器以及dSPACE平台；其中，所述功率放大器的控制端与dSPACE平台的第一端相连，电压输入端及电压输出端分别与所述激励线圈的两端相连；其中，所述功率放大器，用于接收所述dSPACE平台下发的控制信号，并将所述控制信号处理后输出相应的电压信号加载于所述激励线圈上；所述霍尔传感器粘贴固定于所述激励线圈内径上并与所述dSPACE平台的第二端相连，且靠近所述GMM棒外表面设置；其中，所述霍尔传感器，用于测量所述GMM棒的表面磁场强度并送至所述dSPACE平台中；所述感应线圈套接于所述激励线圈的外表面并与所述dSPACE平台的第三端相连；其中，所述感应线圈，用于测量所述GMM棒内部的磁通密度并送至所述dSPACE平台中；所述第一压力传感器设置于所述GMM棒朝向所述预紧螺栓一端的端面上，并与所述dSPACE平台的第四端相连；其中，所述第一压力传感器，用于测量作用于所述GMM棒上的预紧力并送至所述dSPACE平台中；所述应变片粘贴在所述GMM棒的外表面上并与所述dSPACE平台的第五端相连；其中，所述应变片，用于测量所述GMM棒受力后的应变量并送至所述dSPACE平台中；所述激光位移传感器设置于所述液压缸的活塞杆前端并通过预设的螺杆升降机构来调整高度，且其与所述dSPACE平台的第六端相连；其中，所述激光位移传感器，用于测量所述液压缸的机械状态变量并送至所述dSPACE平台中；所述第二压力传感器有两个，分别安装固定于所述液压缸高低压两端的安装孔上，并均与所述dSPACE平台的第七端相连；其中，所述两个第二压力传感器，用于测量所述液压缸的高压端和低压端的压力变化以及所述液压缸的流量变化并送至所述dSPACE平台中；所述dSPACE平台由预装有测试软件的芯片形成，用于根据所述霍尔传感器测量的GMM棒的表面磁场强度及所述感应线圈测量的GMM棒内部的磁通密度，计算出所述GMM棒工作过程所处的磁场条件；根据所述第一压力传感器测量的GMM棒上的预紧力及所述应变片测量的GMM棒受力后的应变量，计算出所述GMM棒当前工作状态的杨氏模量，并得到相应的非线性曲线；根据所述激光位移传感器测量的液压缸的机械状态变量以及所述第二压力传感器测量的液压缸的压力变化和流量变化，计算出所述智能材料驱动的电静液作动器的输出功率、机械阻抗及动态特征指标。其中，所述激光位移传感器设置于所述液压缸的活塞杆，并与所述液压缸的活塞杆位于同一高度。其中，所述液压缸的机械状态变量包括输出位移、速度和加速度。其中，所述两个第二压力传感器均与所述液压缸高低压两端的安装孔形成密封连接。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术通过测试M-EHA装置工作状态下的各项参数(包括GMM棒的磁通密度、用于驱动GMM的激励磁场强度、GMM元件的应力应变量以及液压缸两侧压力和输出的位移、速度等变量)来实现测试磁场、温度、动态负载影响下的GMM本征非线性和多物理场耦合特性，并将所测各项参数进行相互联系整理，以较完整地描述M-EHA的动力学特性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例提供的智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置的系统结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置中电静液作动器的应用场景图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，为本专利技术实施例中，提供的一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置，其用于智能材料驱动的电静液作动器(如图2所示)上；在图2中，该智能材料驱动的电静液作动器包括GMM棒1、电气控制回路(直流偏置线圈2，激励线圈3)、液压系统(泵活塞4、泵腔5、单向阀6、管路7、液压缸8和回油阀9)、蓄能器10和预紧螺栓11；其中，GMM棒1作为作动器的驱动元件，其能量密度大(压电陶瓷的10倍以上)，响应速度快(微秒级)、定位精度高(微米级)，依靠自身的磁致伸缩效应将电磁能转换成机械能，是电静液作动器的理想驱动元件。GMM材料具有ΔE效应，即当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置，其用于智能材料驱动的电静液作动器上；其中，所述智能材料驱动的电静液作动器包括GMM棒、直流偏置线圈、激励线圈、泵活塞、泵腔、单向阀、管路、液压缸、回油阀、蓄能器以及预紧螺栓；/n其特征在于，所述的智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置包括：功率放大器、霍尔传感器、感应线圈、第一压力传感器、应变片、激光位移传感器、第二压力传感器以及dSPACE平台；其中，/n所述功率放大器的控制端与dSPACE平台的第一端相连，电压输入端及电压输出端分别与所述激励线圈的两端相连；其中，所述功率放大器，用于接收所述dSPACE平台下发的控制信号，并将所述控制信号处理后输出相应的电压信号加载于所述激励线圈上；/n所述霍尔传感器粘贴固定于所述激励线圈内径上并与所述dSPACE平台的第二端相连，且靠近所述GMM棒外表面设置；其中，所述霍尔传感器，用于测量所述GMM棒的表面磁场强度并送至所述dSPACE平台中；/n所述感应线圈套接于所述激励线圈的外表面并与所述dSPACE平台的第三端相连；其中，所述感应线圈，用于测量所述GMM棒内部的磁通密度并送至所述dSPACE平台中；/n所述第一压力传感器设置于所述GMM棒朝向所述预紧螺栓一端的端面上，并与所述dSPACE平台的第四端相连；其中，所述第一压力传感器，用于测量作用于所述GMM棒上的预紧力并送至所述dSPACE平台中；/n所述应变片粘贴在所述GMM棒的外表面上并与所述dSPACE平台的第五端相连；其中，所述应变片，用于测量所述GMM棒受力后的应变量并送至所述dSPACE平台中；/n所述激光位移传感器设置于所述液压缸的活塞杆前端并通过预设的螺杆升降机构来调整高度，且其与所述dSPACE平台的第六端相连；其中，所述激光位移传感器，用于测量所述液压缸的机械状态变量并送至所述dSPACE平台中；/n所述第二压力传感器有两个，分别安装固定于所述液压缸高低压两端的安装孔上，并均与所述dSPACE平台的第七端相连；其中，所述两个第二压力传感器，用于测量所述液压缸的高压端和低压端的压力变化以及所述液压缸的流量变化并送至所述dSPACE平台中；/n所述dSPACE平台由预装有测试软件的芯片形成，用于根据所述霍尔传感器测量的GMM棒的表面磁场强度及所述感应线圈测量的GMM棒内部的磁通密度，计算出所述GMM棒工作过程所处的磁场条件；根据所述第一压力传感器测量的GMM棒上的预紧力及所述应变片测量的GMM棒受力后的应变量，计算出所述GMM棒当前工作状态的杨氏模量，并得到相应的非线性曲线；根据所述激光位移传感器测量的液压缸的机械状态变量以及所述第二压力传感器测量的液压缸的压力变化和流量变化，计算出所述智能材料驱动的电静液作动器的输出功率、机械阻抗及动态特征指标。/n...

【技术特征摘要】
1.一种智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置，其用于智能材料驱动的电静液作动器上；其中，所述智能材料驱动的电静液作动器包括GMM棒、直流偏置线圈、激励线圈、泵活塞、泵腔、单向阀、管路、液压缸、回油阀、蓄能器以及预紧螺栓；
其特征在于，所述的智能材料驱动的电静液作动器动态特性测试装置包括：功率放大器、霍尔传感器、感应线圈、第一压力传感器、应变片、激光位移传感器、第二压力传感器以及dSPACE平台；其中，
所述功率放大器的控制端与dSPACE平台的第一端相连，电压输入端及电压输出端分别与所述激励线圈的两端相连；其中，所述功率放大器，用于接收所述dSPACE平台下发的控制信号，并将所述控制信号处理后输出相应的电压信号加载于所述激励线圈上；
所述霍尔传感器粘贴固定于所述激励线圈内径上并与所述dSPACE平台的第二端相连，且靠近所述GMM棒外表面设置；其中，所述霍尔传感器，用于测量所述GMM棒的表面磁场强度并送至所述dSPACE平台中；
所述感应线圈套接于所述激励线圈的外表面并与所述dSPACE平台的第三端相连；其中，所述感应线圈，用于测量所述GMM棒内部的磁通密度并送至所述dSPACE平台中；
所述第一压力传感器设置于所述GMM棒朝向所述预紧螺栓一端的端面上，并与所述dSPACE平台的第四端相连；其中，所述第一压力传感器，用于测量作用于所述GMM棒上的预紧力并送至所述dSPACE平台中；
所述应变片粘贴在所述GMM棒的外表面上并与所述dSPACE平台的第五端相连；其中，所述应变片，用于测量所述GMM棒受力后的应变量并送至所述dSPACE平台中；
所述激光位移传感器设置于所述液压缸的活...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒亮，邓宏碧，李波，陈定方，卢全国，陶孟仑，朱彦超，张烨恒，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33