[發明專利]一種寬頻帶大位移角振動臺

有效

• 申請號: 201410442908.8
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104180842A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 何聞;唐波;賈叔仕;周杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 黃芳

技術領域

本發明涉及一種寬頻帶大位移角振動臺，特別是一種用于角振動傳感器標定的、可輸出低頻大位移振動的角振動臺。

技術背景

角振動臺不僅廣泛地用于標定各式角振動(角位移、角速度、角加速度)傳感器的動態特性，還可用于對各種產品進行角振動環境試驗。

目前，角位移超過180°的大位移角振動臺一般采用基于無刷電動機的結構。彭軍，何群，薛景鋒和孫浩于2005年第25卷第6期的《計測技術》雜志中發表了名為低頻標準角振動臺的論文。低頻角振動臺主要由機械系統、控制系統、測量系統和信號處理系統。機械系統主要由主軸、臺面、空氣軸承、光柵和電機組成。被校傳感器安裝于臺面，電機作為驅動主軸旋轉的驅動元件，空氣軸承利用氣膜產生的均化效應，達到提高回轉精度，降低摩擦力的目的。控制系統主要由力矩電機，控制器，放大電路組成。在控制器中設有電流回路、轉換回路、速度回路和位置回路來提高控制性能。利用計算機控制DAC產生不同頻率和幅值的電壓信號送給控制系統，驅動角振動臺產生一定頻率和振幅的正弦角運動。測量系統以圓光柵測量的角運動量作為進行控制的反饋量，使用多通道數據采集模塊用于采集光柵和被校傳感器的電信號。最后信號處理系統根據圓光柵測量的角運動量計算獲得被校傳感器的靈敏度和相移。該系統最大輸出角位移(單峰值)達到180°以上。

這種低頻角振動臺的缺點在于：

1、受電機響應時間的限制，該角振動臺只能產生低頻振動。

2、這種角振動臺由于受電機本身齒槽效應的影響導致轉矩波動，即使采用無刷直流力矩電機也會對角振動臺的輸出波形產生不利影響。若采用有刷直流力矩電機，加上電機本身摩擦力的影響，將更加惡化角振動臺輸出的波形。

發明內容

為了克服現有的角振動臺只能輸出低頻振動和波形失真度大的缺點和不足，本發明提供了一種能夠輸出波形失真度低的寬頻帶大位移角振動臺。

一種寬頻帶大位移角振動臺包括外殼、工作臺面、帶動工作臺面旋轉的主軸、動圈組件、磁路組件、抱閘組件、帶動磁路組件旋轉的電機及其閉環控制組件、電粘彈性反饋控制組件、空氣軸承和角位移傳感器；

其特征在于：主軸與動圈組件固定連接，磁路組件通過連接件與電機轉子固定連接；

動圈組件包括與主軸連接的動圈基體和纏繞在動圈基體上的線圈，動圈基體與主軸固定連接；

磁路組件包括導磁環、中心磁極以及磁鋼，并由導磁環、中心磁極、磁鋼和氣隙形成閉合磁回路；中心磁極位于導磁環內，導磁環與中心磁極同軸，磁鋼位于導磁環與中心磁極之間，磁鋼吸附于中心磁極上；動圈組件位于磁鋼和導磁環之間，動圈組件與導磁環同軸；

外殼上設有使磁路組件制動的抱閘組件，抱閘組件包括制動襯套、配油套和帶活塞的油缸，制動襯套包括環形的薄壁形變部和分別位于薄壁形變部兩端的上連接部和下連接部，上連接部和下連接部凸出于薄壁形變部，上連接部和下連接部分別與配油套通過密封圈進行密封連接，制動襯套和配油套圍成液壓油容腔，配油套設有連通油缸與液壓油容腔的連接通道，配油套與油缸之間設置有密封圈；液壓油從油缸壓入液壓油容腔時，薄壁形變部貼緊導磁環，磁路組件制動；液壓油回流到油缸時，薄壁形變部與導磁環之間有間隙，磁路組件可隨電機轉子轉動。

當工作臺面輸出的角位移量（峰峰值）與動圈的有效導線（有效導線是指位于磁場中的軸向導線）所占角度之和大于磁鋼扇形角時，角振動臺處于大位移低頻工作狀態，抱閘組件的薄壁形變部與導磁環之間有間隙，電機帶動磁路組件與動圈組件同步轉動，從而保證了動圈組件中的有效導線始終位于磁路組件形成的有效磁場區域中。在現有技術中，由于磁路位置固定，動圈組件無法超出由單個磁鋼扇形角的最大角度——180°，因此最大角位移只能小于180°；而本發明中，電機帶動磁路組件轉動時，磁路組件與動圈組件同步運動，即動圈組件與磁路組件保持相對靜止時，有效導線始終處于磁鋼覆蓋的有效磁場區域內，從而能夠實現動圈組件輸出的角位移量超過180°，實現角振動臺的大位移輸出；此外，動圈組件在單極磁場中運動，避免了采用常規電機驅動實現大位移角振動時的換向轉矩脈動和電磁轉矩脈動，因此能輸出低失真度的運動波形。

當工作臺面輸出的角位移量（峰峰值）與動圈有效導線所占角度之和小于或等于磁鋼扇形角時，使角振動臺處于小位移高頻工作狀態，此時電機關閉處于非工作狀態，磁路組件通過抱閘組件鎖緊，磁路組件被制動，從而避免了在角振動臺輸出大加速度時，磁路組件的振動對輸出角振動波形的影響，進一步改善了角振動臺高頻大加速度振動輸出時的波形失真度。