[發明專利]一種動態應變激勵方法及裝置

有效

• 申請號: 202011093796.1
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112197692B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 梁志國;尹肖;孫浩琳;劉淵;張大治
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

1.一種動態應變激勵裝置，其特征在于：主要由第一支撐體（1）、第二支撐體（2）、第三支撐體（3）、第四支撐體（4）、壓電疊堆（5）、第一金屬墊片（6）、第二金屬墊片（7）、第三金屬墊片（12）、第一柔性支撐桿（8）、第二柔性支撐桿（11）、T形梁（9）、負荷傳感器（10）、超磁致伸縮材料棒（13）、電磁鐵（14）、永久磁鐵（15）、低通濾波器（16）、測力儀（17）、電子計算機（18）、直流信號源（19）、第一功率放大器（20）、第二功率放大器（21）、正弦信號發生器（22）、應變片（23）、應變放大器（24）、應變數據采集系統（25）組成；

第一支撐體（1）用于固定支撐T形梁（9）；第二支撐體（2）用于固定支撐壓電疊堆（5）；第三支撐體（3）和第四支撐體（4）用于固定支撐電磁鐵（14）和永久磁鐵（15）；

壓電疊堆（5）通過自身的伸縮，經過第二金屬墊片（7）驅動第一柔性支撐桿（8），進而調控對T形梁（9）的作用力，從而通過第二柔性支撐桿（11）、負荷傳感器（10）和第三金屬墊片（12），控制超磁致伸縮材料棒（13）的預應力；永久磁鐵（15）用于給超磁致伸縮材料棒（13）提供所需的偏置磁場；

第一金屬墊片（6）和第二金屬墊片（7）起壓電疊堆（5）的保護作用，防止壓電疊堆（5）的陶瓷碎裂；

負荷傳感器（10）用于對超磁致伸縮材料棒（13）的預應力進行測量，以便于進行定量閉環控制；低通濾波器（16）用于濾除負荷傳感器（10）獲得的信號中的交流成分，僅保留直流分量，用于預應力測量；測力儀（17）用于測量預應力；電子計算機（18）用作獲得預應力值，并以此調控直流信號源（19）的輸出量值，使測力儀（17）測量獲得的預應力值保持在設定的目標值；第一功率放大器（20）用于對壓電疊堆（5）進行功率驅動，以產生設定的預應力；

正弦信號發生器（22）用于產生所需的正弦信號；第二功率放大器（21）用于給正弦信號發生器（22）產生的信號進行功率放大，以便能夠有效驅動電磁鐵（14），產生所需要的正弦激勵磁場，從而驅動超磁致伸縮材料棒（13），使得在超磁致伸縮材料棒（13）的側壁產生動態應變激勵，進而驅動應變片（23）；

應變放大器（24）用于構成應變測量橋路，對應變片（23）獲得的電阻應變信號進行放大；應變數據采集系統（25）用于對應變放大器（24）來的信號進行數據采集，獲得動態應變測量波形。

2.如權利要求1所述的一種動態應變激勵裝置，其特征在于：應變激勵的彈性體為超磁致伸縮材料棒（13），超磁致伸縮材料棒（13）產生的伸縮在其側壁產生所需的動態應變，而其預應力則由壓電疊堆（5）通過杠桿方式產生，并以閉環負反饋方式進行精確的量值調控，最終獲得高頻應變激勵裝置，產生高頻應變激勵波形。

3.如權利要求1所述的一種動態應變激勵裝置，其特征在于：通過將正弦信號發生器（22）替換成任意波發生器，以產生方波、三角波、階梯波等其它非正弦信號波形，從而獲得相應波形的動態應變激勵裝置。

4.如權利要求1所述的一種動態應變激勵裝置，其特征在于：通過將第一支撐體（1）、第二支撐體（2）、第三支撐體（3）第四支撐體（4）、壓電疊堆（5）、第一金屬墊片（6）、第二金屬墊片（7）、第三金屬墊片（12）、第一柔性支撐桿（8）、第二柔性支撐桿（11）、T形梁（9）、負荷傳感器（10）、超磁致伸縮材料棒（13）、電磁鐵（14）、永久磁鐵（15）、應變片（23）等部分進行絕緣密封后放入水中，從而獲得水下動態應變激勵裝置。