超声电机测试研究综述
张建瓴1,可欣荣1,王文婷2,魏德仙1,张铁民1
(1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室,广州510642;2.河北师范大学物理科学与信息工程学院电子信息工程系,石家庄050031)
摘要:超声电机技术参数的测量对其研究有重要意义,但由于超声电机的测试参数和测试项目较多,目前国内外出现的测试手段、方法及测试系统也就五花八门,概括起来,这些测试主要集中在定子参数及模态测试、瞬态特性测试、电参量测试、机械特性测试、噪音和寿命测试等方面。文章对目前国内外超声电机测试研究进行了综述,并针对现有测试系统存在的弊端,提出了一种基于虚拟仪器的超声电机测试系统方案,该系统可方便完成多种参数和特性的测量,将是未来超声电机测试系统发展的一个方向。
关键词:超声电机;测试系统;虚拟仪器;labview
中图分类号:tm359. 9 文献标志码:a 文章编号:1001-6848(2010)05-0080-06
0引 言
在超声电机研究中性能参数的测试与试验研究具有重要的意义,国内外的研究者也都非常重视超声电机的试验与测试工作,事实上许多研究文献都附有试验及测试数据。但由于超声电机的测试项目较多,对测试系统的要求也较高,因此,目前对超声电机许多重要参数指标还没有进行综合测试和评价的通用测试装置,为了能对已有的超声电机技术参数做出检测,定性并定量出超声电机的性能好坏,各超声电机研究单位大都是自己研发具有特定作用的测试系统,这些测试系统多存在功能单一,开发周期长,投资大等缺点。因此,研究简单实用多功能的超声电机测试系统是未来超声电机发展的一个迫切要求。本文对目前国内外的超声电机测试研究进行了综述。
1超声电机测试研究现状
1.1定子参数及模态测试
超声电机定子参数及模态测试主要是对定子的参数和动态特性,如定子的导纳、阻抗、共振频率及振型等的测试。因为在超声电机中要激发起定子弹性体的高频微幅共振,并通过摩擦作用将这种微米级振动转换为宏观的转动或直线运动。因此,定子弹性体的动态特性(共振频率、振型振幅)等对超声电机的研究来说就十分重要,特别是对超声电机定子结构的优化设计,压电陶瓷分区极化的****配置及超声电机效率的改善等研究有很大的帮助[2-3]。
在国外,takashi maeno等人使用激光多普勒仪对一类环形超声电机的定、转子接触区域内的动态切向、法向位移和速度进行了测量。nish-ikura y等人利用频闪相移干涉仪测量了超声电机启动时定子的瞬态振动,该干涉仪由一个多状态的半导体激光二极管和一个光频隔离器实现,对测量超声电机的瞬态振动有一定帮助。文献[7]利用激光振动仪构造了一个测试装置,可以对定子的振动特性做出测试。tsukimoto t等人则使光电位移法对超声电机的定、转子接触特性进行了测量。takefumi 等人利用多普勒激光振动计测出了一种微型超声电机定子的振动速度,得到了振动速度和频率、振动速度和输入电压的关系曲线。并通过电机拖动负载测得了这种微型超声电机的静态扭矩,同时还开发了一种用来测试转速和预紧力关系的实验装置,该装置利用一个激光计数器测出r超声电机的转速,并通过测量表征预紧力变化的弹簧长度的变化,得到了超声电机转速和预紧力的关系。
在国内,贾书海等人构建了一个数字散斑振动测量系统,对一种圆柱形超声电机定子的振动模态进行了测量,得到了定子的振动形态和振幅。同样使用激光散斑干涉技术对超声电机定子振型进行测量的还有文献[3,11 ,12]等。顾菊平等使用bt -4低频频率特性测试仪对所开发超声电机定子进行了阻抗特性测试,并使用电子散斑测振方法对定子的振型进行了测量。该文还使用高频功率表cp320、手持式光电转速表等对所研制的超声电机的输出特性进行了测量,得到了速度一转矩、效率一转矩等关系曲线。
由于超声电机定子的谐振频率在20 khz以上,因此使用高频扫描激光测振仪器对定子振型进行测量就是一种较好的方法。赵淳生等人利用polytec公司psv 300f-b型高频扫描激光测振系统,测出了定子的位移振幅、速度振幅和加速度振幅,并得到了定子的位移、速度和加速度的频率响应曲线[3,14j。同样使用类似仪器对定子共振频率、振动模态和 |