一种高频应变激励方法及装置与流程

文档序号:23723674发布日期:2021-01-26 14:18阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种高频应变激励方法,其特征在于:采用共轴式预应力可控的振动激励方式,使用共轴的双压电叠堆进行串联,一个压电叠堆使用直流电压驱动,用于产生和控制两个压电叠堆的预应力,另外一个压电叠堆使用正弦电压波形驱动,用于产生正弦振动信号波形;即以共轴的双压电叠堆产生高频振动激励,将压电叠堆作为电磁弹性体,用侧壁产生高频正弦应变,以此来激励电阻应变片,获得高频正弦应变激励量值,实现高质量高频应变激励。2.一种高频应变激励方法及装置,其特征在于:主要由紧固螺帽(1)、第一矩形金属垫片(2)、第二矩形金属垫片(4)、第三矩形金属垫片(6)、第四矩形金属垫片(8)、第一压电叠堆(3)、第二压电叠堆(7)、环形负荷传感器(5)、紧固螺母(9)、带螺纹的弹性轴(10)、应变片(11)、低通滤波器(12)、测力仪(13)、电子计算机(14)、直流信号源(15)、第一功率放大器(16)、电感线圈(17)、第二功率放大器(18)、正弦信号发生器(19)、应变放大器(20)、应变数据采集系统(21)组成;紧固螺帽(1)与带螺纹的弹性轴(10)为一体结构,用于紧固轴上所有器件;第一矩形金属垫片(2)、第二矩形金属垫片(4)、第三矩形金属垫片(6)、第四矩形金属垫片(8)均被用作均匀承载压电叠堆之间的应力载荷,第一矩形金属垫片(2)和第二矩形金属垫片(4)还用于保护第一压电叠堆(3),第三矩形金属垫片(6)和第四矩形金属垫片(8)还用于保护第二压电叠堆(7);第二矩形金属垫片(4)和第三矩形金属垫片(6)还用于传递第一压电叠堆(3)与第二压电叠堆(7)之间的预应力,并将其传递给环形负荷传感器(5),用于预应力测量;第一压电叠堆(3)为由中间有圆形通孔的矩形片状压电陶瓷片及电极堆叠而成的中间有轴孔的四棱柱体,用作利用压电效应产生正弦规律的伸缩运动,在电感线圈(17)传来的正弦信号作用下,在其侧面产生正弦规律的电磁弹性应变;第一压电叠堆(3)还用于为应变片(11)提供高频应变激励;第二压电叠堆(7)为由中间有圆形通孔的矩形片状压电陶瓷片及电极堆叠而成的中间有轴孔的四棱柱体,利用压电效应产生的伸缩运动,用于为第一压电叠堆(3)产生量值可控的预应力;带螺纹的弹性轴(10)为金属弹性体,并通过紧固螺母(9)的紧固和第二压电叠堆(7)的伸缩产生预应力;并通过端部的螺纹,将弹性部件固定到支撑基座上;环形负荷传感器(5)用于对第一压电叠堆(3)的预应力进行测量,以便于进行定量闭环控制;低通滤波器(12)用于滤除环形负荷传感器(5)获得的信号中的交流成分,仅保留直流分量,用于预应力测量;测力仪(13)用于测量预应力;电子计算机(14)用作获得预应力值,并以此调控直流信号源(15)的输出量值,使测力仪(13)测量获得的预应力值保持在设定的目标值;第一功率放大器(16)用于对第二压电叠堆(7)进行功率驱动,以产生设定的预应力;正弦信号发生器(19)用于产生正弦振动所需的电信号;第二功率放大器(18)用于给正弦信号发生器(19)产生的信号进行功率放大,以便能够有效驱动第一压电叠堆(3),在其侧壁产生所需要的应变激励;电感线圈(17)用于调整第一压电叠堆(3)和第二功率放大器(18)之间的阻抗匹配,以便顺利执行功率驱动;应变放大器(20)用于构成应变测量桥路,对应变片(11)获得的电阻应变信号进行放大;应变数据采集系统(21)用于对应变放大器(20)来的信号进行数据采集,获得高频应变测量波形。3.如权利要求2所述的一种高频应变激励方法及装置,其特征在于:装配及工作方法
为:将连为一体的紧固螺帽(1)和带螺纹的弹性轴(10),依次穿入第一矩形金属垫片(2)、第一压电叠堆(3)、第二矩形金属垫片(4)、环形负荷传感器(5)、第三矩形金属垫片(6)、第二压电叠堆(7)、第四矩形金属垫片(8),并用紧固螺母(9)旋紧,成为一个整体;并通过带螺纹的弹性轴(10)端部的螺纹,将弹性部件固定到支撑基座上;通过电子计算机(14)设定预应力值,并调控直流信号源(15)输出的直流量值,通过第一功率放大器(16)施加到第二压电叠堆(7),控制第二压电叠堆(7)的伸缩产生预应力,该预应力以第四矩形金属垫片(8)为支撑,通过第三矩形金属垫片(6)、环形负荷传感器(5)、第二矩形金属垫片(4),施加给第一压电叠堆(3);同时,被环形负荷传感器(5)测量获取预应力信号,该预应力信号经过低通滤波器(12)滤波后,进入测力仪(13)获得测量值,然后被电子计算机(14)读取,电子计算机(14)经过将读取的预应力值测量结果和目标设定值进行差异比较,然后重新调整直流信号源(15)输出的直流量值,直至两者的差异小于约定的范围后,完成预应力控制迭代过程;正弦信号发生器(19)输出振动激励所需频率和幅度的正弦信号,施加给第二功率放大器(18),通过电感线圈(17)进行阻抗匹配调节后,施加到第一压电叠堆(3),以此控制第一压电叠堆(3)产生伸缩,在第一矩形金属垫片(2)和第二矩形金属垫片(4)之间产生所需的高频正弦应变激励,输出预应力可控的高频应变激励波形,即实现高频应变激励。
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