執行器動態性能測試裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種執行器動態性能的測試裝置，包括：計算機、數據采集模塊，動態位移測試儀，信號轉換模塊，驅動模塊，所述驅動模塊與執行器形成驅動環路，信號轉換模塊串聯到驅動環路中，信號轉換模塊的數據輸入端連接動態位移測試儀，信號轉換模塊的數據輸出端通過數據采集模塊連接到計算機，計算機通過數據總線連接驅動模塊，將驅動參數發送到驅動模塊，驅動模塊根據接收到的驅動參數將驅動信號通過信號轉換模塊加載到執行器；執行器中的運動件的動態性能參數反饋至計算機進行參數計算，并顯示性能參數的瞬時值。其優點是：測試裝置結構簡單，精度高，可測不同執行器工作過程中運動件的動態合力等參數，進而檢測執行元件性能的一致性。
【專利說明】執行器動態性能測試裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種執行器動態性能測試裝置，具體是一種用于檢測執行器中的執行 元件在工作過程中的動態性能的裝置。
【背景技術】
[0002] 執行器是指自動控制系統中接收控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。執 行器廣泛應用于發動機、發電機、用于化工、石化、磨具、食品、醫藥、包裝等行業的生產控制 過程。典型的執行器有電磁閥、壓電執行器、以及其它通電會發生形變的導電介質構成的執 tx器等。
[0003] 電磁閥是常用的可以實現電一機械之間轉換的執行器，其主要作用是能把電氣控 制信號轉換為機械（位移、力或力矩）信號的轉換裝置，其應用范圍較廣，尤其是在柴油機 電控噴油系統執行器中，常用電液式機構實現電一機械信號的轉換。壓電陶瓷驅動器也有 廣泛的應用，特別是在高壓共軌噴油器中已大量使用，以改善噴油器的噴射特性。執行器在 工作過程中的動態性能是否一致直接決定噴射系統的一致性，但現有技術中尚未有可以直 接測試執行器運動件（執行元件）動態合力的測試裝置。
[0004] 對于高壓共軌燃油系統，現有技術基本都是通過拉壓力傳感器測試電磁閥銜鐵固 定即氣隙恒定不變時電磁鐵的電磁力，所以測量結果屬于電磁鐵靜態力范疇，而實際應用 中電磁閥的動態吸力才是真正起作用的力。電磁閥動態合力包括電磁力、彈簧壓縮力、及銜 鐵慣性力等。當前的技術無法測量電磁閥的動態響應，也無法測量電磁閥工作過程中銜鐵 所受到的電磁力。在實際應用中，銜鐵作為電磁閥的運動件，其在工作過程中所受到的合力 對整個電磁閥的性能有重要的影響，目前尚未有測量電磁閥銜鐵運動過程的裝置，也沒有 測量電磁閥動態合力的裝置和方法。
[0005] 壓電執行器也類似，現有的技術通過動態位移測量儀測試執行器的位移，無法測 得通電后實際作用在執行器上的動態合力。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種執行器的動態性能測試裝 置，所述裝置不僅可以測試電磁閥、壓電執行器在工作過程中的動態性能，包括位移、速度、 加速度及動態合力隨時間變化的曲線，以及各執行器的動態響應，而且可以測試上述導電 介質在通電過程中發生位移變化的動態性能。
[0007] 按照本發明提供的技術方案，所述的執行器動態性能測試裝置包括：計算機、數據 采集模塊，動態位移測試儀，信號轉換模塊，驅動模塊，所述驅動模塊與執行器形成驅動環 路，信號轉換模塊串聯到驅動環路中，信號轉換模塊的數據輸入端連接動態位移測試儀，信 號轉換模塊的數據輸出端通過數據采集模塊連接到計算機，計算機通過數據總線連接驅動 模塊，將驅動參數發送到驅動模塊，驅動模塊根據接收到的驅動參數將驅動信號通過信號 轉換模塊加載到執行器；執行器中的運動件的動態性能參數反饋至計算機進行參數計算， 并顯示性能參數的瞬時值。
[0008] 具體測試內容包括：被測執行器中運動件的運動位移、速度及加速度；所述運動 件在工作過程中所受的瞬時合力；所述運動件的動態響應，動態響應主要包括執行器的開 啟延遲與關閉延遲，開啟延遲是執行器通電后驅動信號開始時刻與運動件開始動作的時間 差值；關閉延遲是執行器驅動信號關閉時刻與運動件落座或復原時刻的差值。
[0009] 被測執行器為電磁閥時，驅動信號加載到電磁閥中的電磁鐵，電磁鐵通電后，銜鐵 開始運動，電磁鐵斷電后，銜鐵在彈簧的作用下快速落座；動態位移測試儀將采集到的銜鐵 位移信號傳送到信號轉換模塊，信號轉換模塊將電磁閥的驅動信號與銜鐵位移信號轉換成 計算機可以識別的信號，通過數據采集模塊將信號傳送給計算機。
[0010] 被測執行器為壓電執行器時，驅動信號加載到壓電執行器中的壓電晶體，壓電晶 體通電后，發生變形產生位移，壓電晶體斷電后，在彈簧的作用下快速落座；動態位移測試 儀將采集到的位移信號傳送到信號轉換模塊，信號轉換模塊將壓電晶體的驅動信號與壓電 晶體位移信號轉換成計算機可以識別的信號，通過數據采集模塊將信號傳送給計算機。
[0011] 被測執行器為通電會發生形變的導電介質構成的執行器時，驅動信號加載到導電 介質，導電介質通電后，發生變形產生位移，導電介質斷電后，由于自身的特性逐漸回復原 狀；動態位移測試儀將采集到的位移信號傳送到信號轉換模塊，信號轉換模塊將導電介質 的驅動信號與導電介質位移信號轉換成計算機可以識別的信號，通過數據采集模塊將信號 傳送給計算機。
[0012] 所述執行器固定于固定夾具上，與動態位移測試儀相對位置固定。
[0013] 具體的，所述被測執行器中運動件的瞬時速度：
【權利要求】
1. 執行器動態性能測試裝置，包括計算機（1)、數據采集模塊（2)，其特征在于：還包括 動態位移測試儀（3)，信號轉換模塊（4)，驅動模塊（5)，所述驅動模塊（5)與執行器形成驅 動環路，信號轉換模塊（4)串聯到驅動環路中，信號轉換模塊（4)的數據輸入端連接動態位 移測試儀（3)，信號轉換模塊（4)的數據輸出端通過數據采集模塊（2)連接到計算機（1)， 計算機（1)通過數據總線連接驅動模塊（5)，將驅動參數發送到驅動模塊（5)，驅動模塊（5) 根據接收到的驅動參數將驅動信號通過信號轉換模塊（4)加載到執行器（6);執行器中的 運動件的動態性能參數反饋至計算機（1)進行參數計算，并顯示性能參數的瞬時值。
2. 如權利要求1所述的執行器動態性能測試裝置，其特征在于，測試內容包括：被測執 行器中運動件的運動位移、速度及加速度；所述運動件在工作過程中所受的瞬時合力；所 述運動件的動態響應，動態響應主要包括執行器的開啟延遲與關閉延遲，開啟延遲是執行 器通電后驅動信號開始時刻與運動件開始動作的時間差值；關閉延遲是執行器驅動信號關 閉時刻與運動件落座或復原時刻的差值。
3. 如權利要求1所述的執行器動態性能測試裝置，其特征在于，被測執行器為電磁閥 時，驅動信號加載到電磁閥中的電磁鐵（7)，電磁鐵（7)通電后，銜鐵（8-1)開始運動，電磁 鐵（7)斷電后，銜鐵（8-1)在彈簧（6)的作用下快速落座；動態位移測試儀（3)將采集到的 銜鐵位移信號傳送到信號轉換模塊（4)，信號轉換模塊（4)將電磁閥的驅動信號與銜鐵位 移信號轉換成計算機可以識別的信號，通過數據采集模塊（2)將信號傳送給計算機（1)。
4. 如權利要求1所述的執行器動態性能測試裝置，其特征在于，被測執行器為壓電執 行器時，驅動信號加載到壓電執行器中的壓電晶體（8-2)，壓電晶體（8-2)通電后，發生變 形產生位移，壓電晶體（8-2)斷電后，在彈簧（6)的作用下快速落座；動態位移測試儀（3) 將采集到的位移信號傳送到信號轉換模塊（4)，信號轉換模塊（4)將壓電晶體（8-2)的驅動 信號與壓電晶體位移信號轉換成計算機可以識別的信號，通過數據采集模塊（2)將信號傳 送給計算機（1)。
5. 如權利要求1所述的執行器動態性能測試裝置，其特征在于，被測執行器為通電會 發生形變的導電介質構成的執行器時，驅動信號加載到導電介質（8-3)，導電介質（8-3)通 電后，發生變形產生位移，導電介質（8-3)斷電后，由于自身的特性逐漸回復原狀；動態位 移測試儀（3)將采集到的位移信號傳送到信號轉換模塊（4)，信號轉換模塊（4)將導電介 質（8-3)的驅動信號與導電介質位移信號轉換成計算機可以識別的信號，通過數據采集模 塊（2)將信號傳送給計算機（1)。
6. 如權利要求1所述的執行器動態性能測試裝置，其特征在于，所述執行器固定于固 定夾具上，與動態位移測試儀（3)相對位置固定。
7. 如權利要求2所述的執行器動態性能測試裝置，其特征在于：所述被測執行器中運 動件的瞬時速度：
瞬時合力：F=ma式中，m-運動件質量； s-運動件位移； t一運動件運動時間，單位S。
8.如權利要求1所述的執行器動態性能測試裝置，其特征在于：所述動態位移測試儀 (3)的位移測量范圍為200nm?40. 96mm〇
【文檔編號】G01R31/00GK104483565SQ201410726997
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】呂宏美, 蔣兆杰, 吳松, 趙華偉 申請人:中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所, 中國第一汽車股份有限公司