【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电马达测试，尤其涉及一种微型直线压电马达的测试装置及方法。
技术介绍
1、直线压电马达是利用压电陶瓷的逆压电效应，使得驱动足与摩擦片间产生摩擦驱动力，实现直线运动和力的输出。在压电马达的设计、测试过程中，马达的速度、负载等性能参数受到尺寸、材料、预压力、频率、摩擦材料等不同因素的影响，不同的测试方法和测试装置会对测试结果产生很大影响。
2、针对不同性能参数、影响因素，现有的压电马达测试方法需要在不同的测试装置上完成，测试效率低，测试的一致性很难得到保证。这样的测试方法和装置也无法完成自动化测试，自动化程度低，建立出系统化的测试数据库十分困难。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
中涉及到的不足，本专利技术提供一种直线压电马达的测试装置及方法，用于进行微型直线压电马达测试，其测试精度高，准确性好，并能够完成自动化操作，建立系统化测试数据库。
2、本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种直线压电马达的测试装置，包括：压电马达、预压力施加平台、测试平台、驱动与控制系统、指令与数据收集面板。
4、所述压电马达为测试件，固定在测试平台上，测试平台安装在预压力施加平台上方，预压力施加平台提供并提取压电马达所受预压力，测试平台提取测试过程中的各项参数，建立对压电马达的预压力、电压、速度、频率、摩擦等各项参数的关系数据库。
5、所述压电马达包括压电振子010和摩擦片020；其中，压电振子010作为定子固定在测试平台的下底板220
6、所述预压力施加平台包括电动z轴滑台120、r轴旋转位移台130、转接板140和底板110。所述电动z轴滑台120固定在底板110上，其由步进电机驱动，将步进电机旋转运动转变为水平直线运动，并通过斜面机构将水平直线运动转变为垂直直线运动，用于给定压电马达所需预压力；所述r轴旋转位移台130的下表面与电动z轴滑台120的滑台面连接，上表面与转接板140连接；所述转接板140用于转接r轴旋转位移台130和测试平台中的压力传感器。所述r轴旋转位移台130上设有手动旋钮，通过手动旋钮使转接板140及压力传感器旋转，控制压电马达的位置。
7、所述测试平台包括压力传感器、下底板220、支撑装置、移动装置、载荷施加装置、磁栅尺位移传感器、电动导轨和接触力传感装置。
8、所述压力传感器用于监测压电马达所受预压力大小，包括压力测量装置211、放置平台212、推进螺丝213和夹紧滑块214。其中，压力测量装置211安装在转接板140上；放置平台212置于压力测量装置211上，其内设有四个对称正交布置的夹紧滑块214，通过推进螺丝213进出完成夹紧滑块对测试平台下底板220的夹紧与拆卸。
9、所述下底板220上表面固定压电振子。
10、所述支撑装置包括后支撑板231、侧板232、滑块安装座233和挡块234。其中，后支撑板231固定在底板110上，两侧板232对称连接在后支撑板231两侧，侧板232上方开有槽口，用于安装滑块安装座233；所述挡块234对称连接在侧板232内侧，所述滑块安装座233与挡块上表面连接固定。
11、所述移动装置包括导轨251、滑块252和滑动件253；所述导轨251安装在滑块安装座233上；所述滑动件253置于滑块安装座233侧面并使滑块安装座233位于滑动件253上下端之间；滑动件253下端通过滑块252与导轨251连接，能够在导轨251上移动；所述滑动件253底部粘结摩擦片020。
12、所述载荷施加装置用于给压电马达施加不同大小的负载，包括滚轮座241、槽型轴承滚轮242和砝码243。其中，两滚轮座241对称安装在侧板232外侧，且位于滑块安装座233的两侧；所述槽型轴承滚轮242置于滚轮座241的两通孔之间，并用台阶螺丝将滚轮座241的两通孔及槽型轴承滚轮242的内孔连接；所述砝码243通过细棉线与滑动件253相连，细棉线摆放于槽型轴承滚轮242槽口中，测试状态下砝码自然下落，不同测试条件下砝码规格不同。
13、所述磁栅尺位移传感器用于测定压电马达运行中的速度及位移大小，包括磁栅尺261、磁栅尺位移传感器头262和传感器连接件263。所述传感器连接件263固定在滑块安装座233居中位置；所述磁栅尺位移传感器头262与传感器连接件263连接固定；所述磁栅尺261粘结在滑动件253顶端上表面，与磁栅尺位移传感器头262平行布置。
14、所述电动导轨包括电机271、滚珠丝杆272、线轨273、线轨滑块274和电动导轨底板275。所述电动导轨底板275安装在后支撑板231上，电动导轨底板275沿长度方向安装有线轨273；所述滚珠丝杆272一端与电动导轨底板275侧面的电机271连接，另一端穿过电动导轨底板275上的角接触轴承；所述线轨滑块274安装在滚珠丝杆272上，线轨滑块274受线轨273约束，在电机转动下沿滚珠丝杆方向直线运动。
15、所述接触力传感装置包括连接铰链281和拉压力传感器282。所述连接铰链281内侧与线轨滑块274连接固定，外侧连接拉压力传感器282；在测试情况下，拉压力传感器282在连接铰链作用下位于滑动件253的移动面上，用于测定压电马达静态、动态接触力的大小。
16、所述驱动与控制系统包括微控制单元、电机驱动器、信号发生器、功率放大器和信号采集卡。所述电机驱动器用于分别驱动预压力施加平台中的电机以及测试平台中的电机运行；所述信号发生器、功率放大器负责产生用于压电马达工作的信号电压；所述信号采集卡用于收集压力传感器、磁栅尺位移传感器、拉压力传感器的数据信号，并进行信号调制处理，将处理后的数据信号输送到微控制单元；所述微控制单元负责接收信号采集卡信号，将来自信号收集卡的信号数据进行处理并传递给指令与数据收集面板，接收指令信号并控制电机驱动器动作和压电马达输入所需信号电压。
17、所述指令与数据收集面板实时获取输入波形信号、预压力曲线、速度、位移曲线、接触力变化曲线并显示相应平均速度、预压力、摩擦力及摩擦系数；所述指令与数据收集面板通过串口连接驱动与控制系统，可设置频率、电压、波形、相位初始化参数，提供预压力指令设置、循环、脉冲控制等运动控制指令设置，可进行压电马达静态接触力和动态接触力的测试并保存相关测试数据；同时，以上指令可实现自动化测试，并收集相关测试数据完成关系数据库。
18、一种采用上述微型直线压电马达的测试装置进行测试的方法，所述测试方法可手动或自动获得测试方法中的关系数据库。所述直线压电马达的测试方法包括以下步骤：
19、s1、通过r轴旋转位移台130调整压电振子010的位置，使得压电振子010位于下底板220的中央，与摩擦片020保持平行，使压电振子所受预压力为零。
20、s2、通过指令与数据收集面板给定初始谐振频率、输入信号、压电马达所受预压力和负载电压，使压电马本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，该装置包括压电马达、预压力施加平台、测试平台、驱动与控制系统、指令与数据收集面板；
2.根据权利要求1所述的一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，所述预压力施加平台包括底板(110)、电动Z轴滑台(120)、R轴旋转位移台(130)和转接板(140)；所述电动Z轴滑台(120)固定在底板(110)上，其由步进电机驱动，将步进电机旋转运动转变为水平直线运动，并通过斜面机构将水平直线运动转变为垂直直线运动，用于给定压电马达所需预压力；所述R轴旋转位移台(130)的下表面与电动Z轴滑台(120)的滑台面连接，上表面与转接板(140)连接；所述R轴旋转位移台(130)上设有手动旋钮，通过手动旋钮使转接板(140)旋转，控制压电马达的位置。
3.根据权利要求1或2所述的一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，所述测试平台包括压力传感器、下底板(220)、支撑装置、移动装置、载荷施加装置、磁栅尺位移传感器、电动导轨和接触力传感装置；
4.根据权利要求1或2所述的一种微型直线压电马达的测试装置，其特征
5.根据权利要求1或2所述的一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，所述指令与数据收集面板实时获取输入波形信号、预压力曲线、速度、位移曲线、接触力变化曲线并显示相应平均速度、预压力、摩擦力及摩擦系数；所述指令与数据收集面板通过串口连接驱动与控制系统，设置频率、电压、波形、相位初始化参数，提供预压力指令设置、循环、脉冲控制指令设置，进行压电马达静态接触力和动态接触力的测试并保存测试数据；同时，以上指令实现自动化测试，并收集相关测试数据完成关系数据库。
6.一种采用如权利要求1-5任一所述的微型直线压电马达的测试装置进行测试的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述预压力为零指压电振子与摩擦片不接触无作用力的阶段，通过减重计算处理压力传感器处数值，清零预压力结果。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述初始谐振频率通过阻抗分析仪获取；所述输入信号包括正弦波、方波、三角波；所述输入信号通过信号发生器和功率放大器实现；所述预压力大小从压力传感器获取，初始阶段下已提前设置减重，直接在指令与数据收集面板上读出压电振子所受预压力的大小。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述初始谐振频率附近的谐振频率取值范围在初始谐振频率±20kHz内，间隔选择1～5kHz。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述摩擦系数计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，该装置包括压电马达、预压力施加平台、测试平台、驱动与控制系统、指令与数据收集面板；
2.根据权利要求1所述的一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，所述预压力施加平台包括底板(110)、电动z轴滑台(120)、r轴旋转位移台(130)和转接板(140)；所述电动z轴滑台(120)固定在底板(110)上，其由步进电机驱动，将步进电机旋转运动转变为水平直线运动，并通过斜面机构将水平直线运动转变为垂直直线运动，用于给定压电马达所需预压力；所述r轴旋转位移台(130)的下表面与电动z轴滑台(120)的滑台面连接，上表面与转接板(140)连接；所述r轴旋转位移台(130)上设有手动旋钮，通过手动旋钮使转接板(140)旋转，控制压电马达的位置。
3.根据权利要求1或2所述的一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，所述测试平台包括压力传感器、下底板(220)、支撑装置、移动装置、载荷施加装置、磁栅尺位移传感器、电动导轨和接触力传感装置；
4.根据权利要求1或2所述的一种微型直线压电马达的测试装置，其特征在于，所述驱动与控制系统包括微控制单元、电机驱动器、信号发生器、功率放大器和信号采集卡；所述电机驱动器用于分别驱动预压力施加平台中的电机以及测试平台中的电机运行；所述信号发生器、功率放大器负责产生用于压电马达工作的信号电压；所述信号采集卡用于收集压力传感器、磁栅尺位移传感器、拉压力传感器的数据信号，并进行信号调制处理，将处理后的数据信号输送到微控制单元；所述微控制单元负责接收信号采集卡信号，将来自信号收集卡的信号数据进行处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大志，王奉书，李泽飞，蔡宜如，杨欣龙，孔令杰，杨明洛，段宇，梁世文，于成治，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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