[发明专利]一种高频扭振发生装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种高频扭振发生装置及控制方法，伺服电机的输出轴直接与主动轴直接相连，伺服电机的输出轴带动主动轴及主动轴上安装的惯性负载一起旋转；从动轴与主动轴间通过安装扭振减振器连接；安装在从动轴上的激振器对从动轴施加周期性扭矩，激起扭振；激振器两侧各有一个光电编码器采集激振器两侧轴系瞬时转速信号，并传递给工控机中的信号处理分析系统；信号处理分析系统计算得到的扭振振幅及频率作为参考信号，与目标信号相比较，获得转速反馈控制信号和激振器反馈控制信号，分别传递给伺服电机控制器和激振器控制器，使从动轴上激振器两侧产生所需要的扭振信号。从而实现了扭振测量系统从测量传感器到信号分析设备的高频全系统校准。

技术领域

本发明涉及一种测试技术，特别涉及一种高频扭振发生装置及控制方法。

背景技术

扭振测量系统广泛应用于航空、航天、船舶、海洋工程、路面交通等领域的旋转动力机械设备中，其测量准确性对判断轴系及动力系统运行状态、实现设备安全预警具有重要意义。

目前扭振信号发生技术主要有机械式和电子式两种方法。机械式方法主要通过机械结构(如偏心轴、曲柄连杆、十字轴万向节等)为扭振测量系统提供标准扭振信号，可以实现扭振测量系统从传感设备(如转速传感器、应变片等)到信号分析设备的全系统校准。如文献[1]、[2]等涉及的扭振发生装置，利用振动锤、偏心轮等机械方式解决了标准扭振信号的产生问题，为扭振测量系统提供全系统校准信号。然而，由于上述机械方式自身的限制，难以产生高频扭振信号，限制了此类装置在实际扭振校准领域中的推广应用。电子式方法利用标准信号源直接为信号分析设备提供标准电流信号，如文献[3]研制的电子扭振标定器，可模拟发动机轴系及活塞扭振信号，对扭振测量系统的输出结果进行校准。电子式装置的输出扭振信号的频率由电子标定器的标准信号源决定，随着标准信号源技术的发展，目前可以实现kHz级频率范围的标准扭振电信号，实现扭振测量系统信号分析系统部分的高频校准。尽管如此，电子式校准未考虑测量传感器的安装及其频响对测量结果的影响，仅对信号分析系统部分进行校准难以保证扭振测量结果的准确性，并不完全符合实际使用需求。因此研究一种可以提供高频扭振信号的扭振发生装置，对实现扭振测量系统由测量传感器到信号分析设备的全系统校准、确保高频扭振信号的测量准确性具有重要的实际意义。

[1]曲绍毅.一种扭振发生装置.发明专利授权公告号：CN104646264B.

[2]刘伟，胡宾，王慰慈等.扭振测试系统检测校准装置.实用新型专利授权公告号：CN201034789Y.

[3]李玩幽，刘妍，蔡振雄等.多功能电子式扭振标定器的研制.内燃机工程，2003，24(5)：82-84.

发明内容

本发明是针对现有的技术无法对高频扭振进行全系统校准的问题，提出了一种高频扭振发生装置及控制方法，通过对基于电磁力原理的激振器的开关控制和电流控制，结合伺服电机提供稳定转速，获得高频扭振信号，实现扭振测量系统从传感设备到信号分析处理设备全系统的检测校准。

本发明的技术方案为：一种高频扭振发生装置，包括伺服电机、轴支承、扭振减振器、光电编码器、激振器、主动轴、从动轴、激振器控制器、工控机、伺服电机控制器及试验台；伺服电机的输出轴直接与主动轴直接相连，伺服电机的输出轴带动主动轴及主动轴上安装的惯性负载一起旋转；从动轴与主动轴间通过安装扭振减振器连接，主动轴将运动通过扭振减振器传递给从动轴，从动轴的末端安装有惯性负载；安装在从动轴上的激振器对从动轴施加周期性扭矩，激起扭振；激振器两侧各有一个光电编码器采集激振器两侧轴系瞬时转速信号，并传递给工控机中的信号处理分析系统；信号处理分析系统计算得到的扭振振幅及频率作为参考信号，与目标信号相比较，获得转速反馈控制信号和激振器反馈控制信号，分别传递给伺服电机控制器和激振器控制器，使从动轴上激振器两侧产生所需要的扭振信号，伺服电机及主动轴、从动轴的轴支承固定在水平试验台上。