[发明专利]一种自动脉冲激励频响测试装置及方法

权利要求书

1.一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：该装置包括电源、控制器、电磁驱动器、执行器、抗混叠滤波器、数据采集卡和计算机；电源分别与控制器和电磁驱动器连接，控制器分别与数据采集卡和电磁驱动器连接，电磁驱动器驱动执行器，执行器将结果输送至数据采集卡，数据采集卡连接计算机，计算机对数据采集卡的信息结果进行分析，执行器输出的力信号同时输送至控制器构成力反馈回路，计算机能够通过数据采集卡对控制器发出相应指令。

2.根据权利要求1所述的一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：所述执行器包括执行器外壳、电磁线圈、衔铁、复位弹簧、导向杆、直线轴承、锤头、力传感器和位移传感器，执行器外壳底部有槽孔，执行器外壳通过螺栓螺母与机床床面连接，电磁线圈安装在执行器外壳内，衔铁穿过电磁线圈中空部分通过两端的限位轴肩能在线圈内自由伸缩，复位弹簧安装在电磁线圈与衔铁之间起到复位作用，导向杆起到配重的作用，导向杆通过螺纹连接在衔铁一端并穿过直线轴承，直线轴承安装固定在执行器外壳内，力传感器安装在导向杆的一端，力传感器与导向杆之间为螺纹连接，锤头通过螺纹连接安装在力传感器一端，位移传感器安装固定在执行器外壳内。

3.根据权利要求1所述的一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：电磁驱动器的主芯片为高压驱动芯片，最大输出50V的电压和峰值为3A的电流，能够驱动电磁线圈。

4.根据权利要求1所述的一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：所述执行器包括执行器外壳、电磁线圈、衔铁、复位弹簧、导向杆、直线轴承、锤头、力传感器和位移传感器；控制器包括振荡器、电压比较器、D触发器、反相器、电位器和按钮开关，D触发器输入端即D引脚接地，振荡器输出口与D触发器置位接口即PR引脚相连，电压比较器输出口与D触发器时钟信号端口即CLK引脚相连，按钮开关接地并与D触发器复位端口即CLR引脚相连，反相器与D触发器输出端口即Q引脚相连。

5.根据权利要求1所述的一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：所述反相器输出端与电磁驱动器使能输入端相连。

6.根据权利要求4所述的一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：力传感器与电压比较器正相输入端相连，电压比较器反相输入端接电位器可调节比较电压阈值，由力传感器发出的反馈信号经电压比较器后输出上升沿触发D触发器时钟端口即CLK引脚使输出端即Q引脚输出低电平。

7.根据权利要求1所述的一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：数据采集卡带有D/A模块，同时具备数据采集和输出功能，并能与计算机相连。

8.根据权利要求1所述的一种自动脉冲激励频响测试装置，其特征在于：计算机携带Labview编写的控制软件和测试界面，输入锤头与试件表面的距离和敲击力的幅值数据就能够通过数据采集卡和A/D转换器对控制器发出控制指令并输出满足要求的电压大小，计算机对信号进行分析处理后将结果显示在Labview前面板界面上。

9.利用权利要求1所述装置进行的一种自动脉冲激励频响测试方法，其特征在于：将执行器固定于机床床面，机床主轴刀具运动到相应位置，打开电源，点击计算机控制面板上的启动按钮，计算机便通过数据采集卡向控制器发出一个上升沿信号，经控制器内部的振荡器输出低电平给D触发器置位端即PR引脚，D触发器输出端即Q引脚便输出高电平，反相器接收到高电平后将电平翻转从而输出低电平至电磁驱动器使能输入端，继而电磁驱动器开始工作使驱动电磁线圈通电，由于磁场作用使中心衔铁带动导向杆、力传感器和锤头向前冲出并敲击主轴刀具，单次敲击后，力传感器信号分为两路：一路输送至控制器内部的电压比较器，使电压比较器产生一个上升沿给D触发器时钟输入端即CLK引脚从而触发D触发器输出端输出低电平，经反相器反相后输出高电平给电磁驱动器，进而电磁驱动器停止工作，电磁线圈断电，中心衔铁、导向杆、力传感器和锤头由于回复弹簧的作用迅速缩回；力传感器的另一路信号与位移传感器信号经抗混叠滤波器输入数据采集卡，输送至计算机，Labview软件进行分析后即可在前面板界面上显示机床主轴频率响应函数及其相关结果。