[发明专利]基于激光位移传感器的压电板振动检测控制装置与方法

权利要求书

1.一种基于激光位移传感器的压电板振动检测控制装置，其特征在于，包括压电板本体部分、检测部分及驱动控制部分；

压电板本体部分包括：

柔性板，所述柔性板一端通过机械支架夹持装置固定，另一端自由端；

弯曲模态压电驱动器，由多个压电陶瓷片构成，在柔性板距离固定端5-20mm处，且位于宽度方向中线两侧，姿态角为0度，对称粘帖在前后两面；

扭转模态压电驱动器，由多个压电陶瓷片构成，在柔性板长度方向中线，且关于宽度方向中线对称，距离柔性板宽度方向的边缘30-70mm处，两面对称粘帖，姿态角为0度；

电阻应变片传感器，所述电阻应变片传感器在柔性板距离固定端5-20mm的宽度方向中线处，姿态角为0度，两面对称粘帖；

激光位移传感器，包括两个激光位移传感器探测头及激光位移传感器控制器，所述两个激光位移传感器探测头分别与激光位移传感器控制器连接，所述两个激光位移传感器探测头分别为第一激光位移传感器探测头及第二激光位移传感器探测头，所述第一激光位移传感器探测头及第二激光位移传感器探测头位于柔性板自由端的正前方40-200mm处，并关于柔性板宽度方向中线对称安装；

检测部分包括：

电阻应变片传感器检测柔性板的弯曲振动，检测到的振动信号经过动态电阻应变仪放大以后，通过A/D转换电路输入到ARM开发板和计算机中进行处理；

第一激光位移传感器探测头和第二激光位移传感器探测头检测柔性板自由端的位移变化，其检测的信号输入到激光位移传感器控制器，再到计算机中处理，可分别测出弯曲振动和扭转振动信号；

驱动控制部分包括：

计算机得到振动信号后运行控制算法得到控制信号，再把控制信号传送至ARM开发板，经过D/A转换电路后，再经压电放大电路输入到弯曲模态压电驱动器和扭转模态压电驱动器，从而控制柔性板的弯曲振动和扭转振动。

2.根据权利要求1所述的压电板振动检测控制装置，其特征在于，弯曲模态压电驱动器由8片压电陶瓷片构成，柔性板两面对称粘帖，每面4片且并联连接；

所述扭转模态压电驱动器由4片压电陶瓷片构成，粘贴在柔性板的长度方向中部，两面对称粘帖，每面2片且并联连接；

所述电阻应变片传感器有2片，分别在柔性板的两面对称粘帖，每面一片且并联连接。

3.根据权利要求1-2任一项所述的压电板振动检测控制装置，其特征在于，还包括竖直放置直线导轨和水平放置直线导轨，所述两个激光位移传感器探测头安装在竖直放置直线导轨的两端，且在竖直放置直线导轨上滑动，所述竖直放置直线导轨通过大支架安装在水平放置直线导轨上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述水平放置直线导轨水平放置在由冲压钢冲压形成的弯板上。

5.应用权利要求1-4之一所述压电板振动检测控制装置进行控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步采用电阻应变片传感器检测柔性板的弯曲振动信号，采用激光位移传感器探测头检测柔性板自由端的位移变化信号；

第二步将第一步电阻应变片传感器检测的信号经过动态电阻应变仪处理后，经过A/D转换电路输入到ARM开发板，再到计算机进行处理，将第一激光位移传感器探测头和第二激光位移传感器探测头检测的信号传送至激光位移传感器控制器，经过计算机处理后，传送至到ARM开发板，得到相应的弯曲和扭转振动控制反馈信号；

第三步将第二步得到的控制反馈信号经过D/A转换电路后，再经压电放大电路后输入到弯曲模态压电驱动器和扭转模态压电驱动器，从而控制柔性板弯曲振动和扭转振动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述激光位移传感控制器处理后得到弯曲振动和扭转振动的位移信号，具体为：

将两个激光位移传感器探测头检测的信号相加，得到弯曲振动的位移信号

w_w＝w₁(x₁,y₁,t)+w₂(x₂,y₂,t)

式中w₁(x₁,y₁,t)和w₂(x₂,y₂,t)分别为两个激光位移传感器探测头检测的其安装点(x₁,y₁)和(x₂,y₂)的位移测量信息，t为时间；

将第一、第二激光位移传感器探测头检测的信号相减，得到扭转振动的位移信号；

w_n＝w₁(x₁,y₁,t)-w₂(x₂,y₂,t)。