[发明专利]执行器动态性能测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种执行器动态性能测试装置，具体是一种用于检测执行器中的执行元件在工作过程中的动态性能的装置。

背景技术

执行器是指自动控制系统中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。执行器广泛应用于发动机、发电机、用于化工、石化、磨具、食品、医药、包装等行业的生产控制过程。典型的执行器有电磁阀、压电执行器、以及其它通电会发生形变的导电介质构成的执行器等。

电磁阀是常用的可以实现电—机械之间转换的执行器，其主要作用是能把电气控制信号转换为机械(位移、力或力矩)信号的转换装置，其应用范围较广，尤其是在柴油机电控喷油系统执行器中，常用电液式机构实现电—机械信号的转换。压电陶瓷驱动器也有广泛的应用，特别是在高压共轨喷油器中已大量使用，以改善喷油器的喷射特性。执行器在工作过程中的动态性能是否一致直接决定喷射系统的一致性，但现有技术中尚未有可以直接测试执行器运动件(执行元件)动态合力的测试装置。

对于高压共轨燃油系统，现有技术基本都是通过拉压力传感器测试电磁阀衔铁固定即气隙恒定不变时电磁铁的电磁力，所以测量结果属于电磁铁静态力范畴，而实际应用中电磁阀的动态吸力才是真正起作用的力。电磁阀动态合力包括电磁力、弹簧压缩力、及衔铁惯性力等。当前的技术无法测量电磁阀的动态响应，也无法测量电磁阀工作过程中衔铁所受到的电磁力。在实际应用中，衔铁作为电磁阀的运动件，其在工作过程中所受到的合力对整个电磁阀的性能有重要的影响，目前尚未有测量电磁阀衔铁运动过程的装置，也没有测量电磁阀动态合力的装置和方法。

压电执行器也类似，现有的技术通过动态位移测量仪测试执行器的位移，无法测得通电后实际作用在执行器上的动态合力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种执行器的动态性能测试装置，所述装置不仅可以测试电磁阀、压电执行器在工作过程中的动态性能，包括位移、速度、加速度及动态合力随时间变化的曲线，以及各执行器的动态响应，而且可以测试上述导电介质在通电过程中发生位移变化的动态性能。

按照本发明提供的技术方案，所述的执行器动态性能测试装置包括：计算机、数据采集模块，动态位移测试仪，信号转换模块，驱动模块，所述驱动模块与执行器形成驱动环路，信号转换模块串联到驱动环路中，信号转换模块的数据输入端连接动态位移测试仪，信号转换模块的数据输出端通过数据采集模块连接到计算机，计算机通过数据总线连接驱动模块，将驱动参数发送到驱动模块，驱动模块根据接收到的驱动参数将驱动信号通过信号转换模块加载到执行器；执行器中的运动件的动态性能参数反馈至计算机进行参数计算，并显示性能参数的瞬时值。

具体测试内容包括：被测执行器中运动件的运动位移、速度及加速度；所述运动件在工作过程中所受的瞬时合力；所述运动件的动态响应，动态响应主要包括执行器的开启延迟与关闭延迟，开启延迟是执行器通电后驱动信号开始时刻与运动件开始动作的时间差值；关闭延迟是执行器驱动信号关闭时刻与运动件落座或复原时刻的差值。

被测执行器为电磁阀时，驱动信号加载到电磁阀中的电磁铁，电磁铁通电后，衔铁开始运动，电磁铁断电后，衔铁在弹簧的作用下快速落座；动态位移测试仪将采集到的衔铁位移信号传送到信号转换模块，信号转换模块将电磁阀的驱动信号与衔铁位移信号转换成计算机可以识别的信号，通过数据采集模块将信号传送给计算机。

被测执行器为压电执行器时，驱动信号加载到压电执行器中的压电晶体，压电晶体通电后，发生变形产生位移，压电晶体断电后，在弹簧的作用下快速落座；动态位移测试仪将采集到的位移信号传送到信号转换模块，信号转换模块将压电晶体的驱动信号与压电晶体位移信号转换成计算机可以识别的信号，通过数据采集模块将信号传送给计算机。

被测执行器为通电会发生形变的导电介质构成的执行器时，驱动信号加载到导电介质，导电介质通电后，发生变形产生位移，导电介质断电后，由于自身的特性逐渐回复原状；动态位移测试仪将采集到的位移信号传送到信号转换模块，信号转换模块将导电介质的驱动信号与导电介质位移信号转换成计算机可以识别的信号，通过数据采集模块将信号传送给计算机。

所述执行器固定于固定夹具上，与动态位移测试仪相对位置固定。

具体的，所述被测执行器中运动件的瞬时速度：

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