[發明專利]一種高頻扭振發生裝置及控制方法

在審

• 申請號: 201810274812.3
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108426635A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 馬相龍;薛增喜;王佩君;陳平;陳奕;蔣衛杰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0四研究所
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發明涉及一種高頻扭振發生裝置及控制方法，伺服電機的輸出軸直接與主動軸直接相連，伺服電機的輸出軸帶動主動軸及主動軸上安裝的慣性負載一起旋轉；從動軸與主動軸間通過安裝扭振減振器連接；安裝在從動軸上的激振器對從動軸施加周期性扭矩，激起扭振；激振器兩側各有一個光電編碼器采集激振器兩側軸系瞬時轉速信號，并傳遞給工控機中的信號處理分析系統；信號處理分析系統計算得到的扭振振幅及頻率作為參考信號，與目標信號相比較，獲得轉速反饋控制信號和激振器反饋控制信號，分別傳遞給伺服電機控制器和激振器控制器，使從動軸上激振器兩側產生所需要的扭振信號。從而實現了扭振測量系統從測量傳感器到信號分析設備的高頻全系統校準。

技術領域

本發明涉及一種測試技術，特別涉及一種高頻扭振發生裝置及控制方法。

背景技術

扭振測量系統廣泛應用于航空、航天、船舶、海洋工程、路面交通等領域的旋轉動力機械設備中，其測量準確性對判斷軸系及動力系統運行狀態、實現設備安全預警具有重要意義。

目前扭振信號發生技術主要有機械式和電子式兩種方法。機械式方法主要通過機械結構(如偏心軸、曲柄連桿、十字軸萬向節等)為扭振測量系統提供標準扭振信號，可以實現扭振測量系統從傳感設備(如轉速傳感器、應變片等)到信號分析設備的全系統校準。如文獻[1]、[2]等涉及的扭振發生裝置，利用振動錘、偏心輪等機械方式解決了標準扭振信號的產生問題，為扭振測量系統提供全系統校準信號。然而，由于上述機械方式自身的限制，難以產生高頻扭振信號，限制了此類裝置在實際扭振校準領域中的推廣應用。電子式方法利用標準信號源直接為信號分析設備提供標準電流信號，如文獻[3]研制的電子扭振標定器，可模擬發動機軸系及活塞扭振信號，對扭振測量系統的輸出結果進行校準。電子式裝置的輸出扭振信號的頻率由電子標定器的標準信號源決定，隨著標準信號源技術的發展，目前可以實現kHz級頻率范圍的標準扭振電信號，實現扭振測量系統信號分析系統部分的高頻校準。盡管如此，電子式校準未考慮測量傳感器的安裝及其頻響對測量結果的影響，僅對信號分析系統部分進行校準難以保證扭振測量結果的準確性，并不完全符合實際使用需求。因此研究一種可以提供高頻扭振信號的扭振發生裝置，對實現扭振測量系統由測量傳感器到信號分析設備的全系統校準、確保高頻扭振信號的測量準確性具有重要的實際意義。

[1]曲紹毅.一種扭振發生裝置.發明專利授權公告號：CN104646264B.

[2]劉偉，胡賓，王慰慈等.扭振測試系統檢測校準裝置.實用新型專利授權公告號：CN201034789Y.

[3]李玩幽，劉妍，蔡振雄等.多功能電子式扭振標定器的研制.內燃機工程，2003，24(5)：82-84.

發明內容

本發明是針對現有的技術無法對高頻扭振進行全系統校準的問題，提出了一種高頻扭振發生裝置及控制方法，通過對基于電磁力原理的激振器的開關控制和電流控制，結合伺服電機提供穩定轉速，獲得高頻扭振信號，實現扭振測量系統從傳感設備到信號分析處理設備全系統的檢測校準。

本發明的技術方案為：一種高頻扭振發生裝置，包括伺服電機、軸支承、扭振減振器、光電編碼器、激振器、主動軸、從動軸、激振器控制器、工控機、伺服電機控制器及試驗臺；伺服電機的輸出軸直接與主動軸直接相連，伺服電機的輸出軸帶動主動軸及主動軸上安裝的慣性負載一起旋轉；從動軸與主動軸間通過安裝扭振減振器連接，主動軸將運動通過扭振減振器傳遞給從動軸，從動軸的末端安裝有慣性負載；安裝在從動軸上的激振器對從動軸施加周期性扭矩，激起扭振；激振器兩側各有一個光電編碼器采集激振器兩側軸系瞬時轉速信號，并傳遞給工控機中的信號處理分析系統；信號處理分析系統計算得到的扭振振幅及頻率作為參考信號，與目標信號相比較，獲得轉速反饋控制信號和激振器反饋控制信號，分別傳遞給伺服電機控制器和激振器控制器，使從動軸上激振器兩側產生所需要的扭振信號，伺服電機及主動軸、從動軸的軸支承固定在水平試驗臺上。