[实用新型]一种低频大位移角振动台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低频大位移角振动台，特别是一种用于角振动传感器标定的、可输出低频大位移振动的角振动台。

技术背景

角振动台不仅广泛地用于标定各式角振动(角位移、角速度、角加速度)传感器的动态特性，还可用于对各种产品进行角振动环境试验。

目前，角位移超过180°的大位移角振动台一般采用基于无刷电动机的结构。彭军，何群，薛景锋和孙浩于2005年第25卷第6期的《计测技术》杂志中发表了名为低频标准角振动台的论文。低频角振动台主要由机械系统、控制系统、测量系统和信号处理系统。机械系统主要由主轴、台面、空气轴承、光栅和电机组成。被校传感器安装于台面，电机作为驱动主轴旋转的驱动元件，空气轴承利用气膜产生的均化效应，达到提高回转精度，降低摩擦力的目的。控制系统主要由力矩电机，控制器，放大电路组成。在控制器中设有电流回路、转换回路、速度回路和位置回路来提高控制性能。利用计算机控制DAC产生不同频率和幅值的电压信号送给控制系统，驱动角振动台产生一定频率和振幅的正弦角运动。测量系统以圆光栅测量的角运动量作为进行控制的反馈量，使用多通道数据采集模块用于采集光栅和被校传感器的电信号。最后信号处理系统根据圆光栅测量的角运动量计算获得被校传感器的灵敏度和相移。该系统最大输出角位移(单峰值)达到180°以上。

这种低频角振动台的缺点在于：这种角振动台由于受电机本身齿槽效应的影响导致转矩波动，即使采用无刷直流力矩电机也会对角振动台的输出波形产生不利影响。若采用有刷直流力矩电机，加上电机本身摩擦力的影响，将更加恶化角振动台输出的波形。

现在已有人提出了一种电磁驱动式角振动台，虽然能够改善由于电机作为驱动元件而引起的输出波形失真，但是由于磁钢的单个磁极角度不可能超过180°，因此无法使动圈组件在磁钢单个磁极产生的磁场中输出180°以上的角位移。

实用新型内容

为了克服现有的电机驱动式角振动台虽然能输出大角位移，但是输出波形失真度大；而电磁驱动式角振动台虽然能输出波形失真度小，但是输出的角位移小的缺点，本实用新型提供了一种输出波形失真度低，且输出角位移大的角振动台。

一种低频大位移角振动台，包括外壳、工作台面、带动工作台面旋转的主轴、动圈组件、磁路组件、带动磁路组件旋转的电机及其闭环控制组件、电粘弹性反馈控制组件、空气轴承和角位移传感器；

其特征在于：主轴与动圈组件固定连接，磁路组件通过连接件与电机转子固定连接；

动圈组件包括与主轴连接的动圈基体和缠绕在动圈基体上的线圈，动圈基体与主轴固定连接；

磁路组件包括导磁环、中心磁极以及磁钢，并由导磁环、中心磁极、磁钢和气隙形成闭合磁回路；中心磁极位于导磁环内，导磁环与中心磁极同轴，磁钢位于导磁环与中心磁极之间，磁钢吸附于中心磁极上；动圈组件位于磁钢和导磁环之间，动圈组件与导磁环同轴。

角振动台工作时，开启电机，利用电机带动磁路组件转动，保证磁路组件与动圈组件同步转动，此时动圈组件相对于磁路组件是静止的；动圈组件中，线圈的有效导线始终在磁钢覆盖的磁场区域内运动，其中，有效导线是指位于磁场中的轴向导线；磁路组件与动圈组件同步运动，有效导线始终处于磁钢覆盖的磁场区域内，有效导线能够连续地产生安培力，从而实现动圈组件输出的角位移量超过180°，实现角振动台的大位移输出；动圈组件始终在单极磁场中运动，避免了通过普通电机实现角振动时的换向转矩脉动和电磁转矩脉动，因此能输出低失真度的运动波形。

进一步，连接件包括旋转组件和连接环，旋转组件包括固定于底座中央的芯轴和可转动的安装于芯轴上的转体，芯轴与转体之间设有滚动轴承。

芯轴起到定位作用，转体绕着芯轴旋转；电机转子，转体，连接环，中心磁极，磁钢和导磁环形成一个同步转动的旋转体；电机转子作为动力源，带动整个旋转体转动。

导磁环的尺寸大于转体的尺寸，因此，将连接环设置呈上大下小的形状，如两段式圆柱环；连接环的大端与导磁环固定，连接环的小端与转体固定。

转体包括与中心磁极固定的第一连接部，与电机转子固定的第二连接部和与连接环固定的第三连接部；连接环一端与导磁环固定，另一端与第三连接部固定。