(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210860388.7 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 福州大学 地址 350108 福建省福州市闽侯县福州大 学城乌龙江北 大道2号福州大 学 (72)发明人 白鸿柏　黄烨阳　吴乙万　娄艺方　 梁佳松　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 郭东亮　蔡学俊 (51)Int.Cl. G01M 13/00(2019.01) G01D 21/02(2006.01) G01R 33/12(2006.01) (54)发明名称 模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏 磁的测试台架 (57)摘要 本发明提出模块化测量磁致伸缩作动器输 出性能及漏磁的测试台架， 包括基础台架、 顶板 和可更换的配件模块； 磁致伸缩作动器固定于基 础台架内， 其输出端与第一动态力传感器一端相 连， 动态力传感器另一端设置有带应变式静态力 传感器的位移传感器测量盘； 所述基础台架包括 底座， 底座上固定有光轴、 设有霍尔探头的霍尔 探头支架、 设有电涡流位移传感器的位移传感器 支架； 顶板为星形顶板或平顶板， 以其四周的光 轴孔穿置于基础台架的光轴处， 并以顶板四周光 轴孔处的紧固件把顶板锁定于光轴处； 基础台 架、 顶板通过与不同的配件模块组合， 使测试台 架在以下四种形态下切换； 本发 明能在不同情况 下测量磁致伸缩作动器输出力、 输出位移、 隔振 率、 漏磁大小等 性能。 权利要求书4页 说明书9页 附图12页 CN 115200851 A 2022.10.18 CN 115200851 A 1.模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架， 其特征在于： 所述测试台 架包括基础台架、 可更换的顶板和可更换的配件模块； 磁致伸缩作动器 （9） 固定于基础台架 内， 其输出端与第一动态力 传感器 （8） 一端相连， 动态力 传感器另一端设置有 带应变式静态 力传感器 （4） 的位移传感器测量盘 （7） ； 所述基础台架包括底座 （14） ， 底座上固定有竖向光 轴、 设有霍尔探头 （11） 的霍尔探头支架 （12） 、 设有电涡流位移传感器的位移传感器支架 （6） ； 所述顶板为星形顶板或平顶板， 以其四周的光轴孔穿置于基础台架的光轴 （10） 处， 并 以顶板四周光轴孔处的紧固件把顶板锁定于光轴处； 基础台架、 顶板通过与不同的配件模 块组合， 使测试台架在以下四种形态下切换； 第一形态： 用于测试磁致伸缩作动器在变载荷情况 下下输出力、 输出位移、 漏磁性能； 第二形态： 用于测试磁致伸缩作动器在 恒定载荷情况 下输出力、 输出位移、 漏磁性能； 第三形态： 用于测试低频振动下磁致伸缩作动器的隔振率； 第四形态： 用于测试中 高频振动下磁致伸缩作动器的隔振率； 测试台架处于第 一形态或第 二形态时， 受力 部件中的星形顶板、 光轴、 第 一动态力传感 器的刚度远大于应 变型静态力传感器。 2.根据权利要求1所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架， 其 特征在于： 当测试台架处于第一形态时， 使用电动缸模拟 外载荷， 使测试台架 通过编程精 准 控制电动缸加载， 顶板采用星 形顶板以改善顶板变形导致磁致伸缩作动器输出位移测量不 准确； 电动缸前端法兰通过螺栓连接固定在星形顶板上； 电动缸输出杆通过螺纹与应变型静 态力传感器相连接， 通过电动缸输出杆的轴向缩进运动给磁致伸缩作动器传递压力模拟 变 载荷环境； 在使用第一形态一配套的测试系统进行测试时， 以上位机对电动缸的运动行为进行预 编程， 控制电动缸按照设定的程序对磁致伸缩作动器输出端 进行加载、 减载操作； 测试台架处于第一形态时， 以应变型静态力传感器测量磁致伸缩作动器极限输出力， 以电涡流位移传感器测量变载荷下磁致伸缩作动器的频率响应特性， 以霍尔探头测量作动 器漏磁大小。 3.根据权利要求2所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架， 其 特征在于： 当测试台架处于第一形态时， 所述磁致伸缩作动器 （9） 固定在底座 （14） 中心， 位 移传感器支架 （6） 设置在底座 （14） 上的磁致伸缩作动器 （9） 周围， 磁致伸缩作动器 （9） 的输 出端与第一动态力 传感器 （8） 使用螺纹相连， 位移传感器测量盘 （7） 设置在第一动态力 传感 器 （8） 上， 应变式静态力传感器 （4） 设置在位移传感器测量盘 （7） 上， 光轴 （10） 固定在底座 （14） 上磁致伸缩作动器 （9） 的四周， 四根光轴 （10） 穿过位于顶板上的四个光杆通孔， 圆螺母 通过螺纹与光轴连接旋紧固定顶板， 电动缸 （1） 与星形顶板 （3） 使用螺栓紧固连接； 所述电 动缸输出杆 （1 ‑1） 与应变式静态力传感器 （4） 之间使用螺纹连接， 丝杆 （15） 、 应变式静态力 传感器 （4） 、 位移传感器测量盘 （7） 、 第一动态力传感器 （8） 、 磁致伸缩作动器 （9） 处于同一轴 线上。 4.根据权利要求3所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架， 其 特征在于： 当测试台架处于第一形态时， 其工作过程包括以下步骤；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115200851 A 2步骤A1、 开启上位机， 静态力传感器检测磁致伸缩作动 器输出端轴向受力， 力信号传递 至上位机， 通过上位机所显示的外载荷数值调整电动缸输出力， 使磁致伸缩作动器处于合 适的外载荷大小； 步骤A2、 在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号； 上位机将信号数据 传输至信号发生器， 经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振 动； 步骤A3、 霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化， 将磁场强度信息传递给特斯 拉计， 特斯拉计将处 理后的信号发送至数据采集 卡， 最终传递至所述上位机进行记录； 步骤A4、 测量磁致伸缩作动 器输出力， 将磁致伸缩作动 器底座固定， 使用第一动态力传 感器测量磁致伸缩棒输出力， 第一动态力传感器将力 信息传递给 所述上位机进行记录； 步骤A5、 测量磁致伸缩棒输出位移， 使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出 位移， 电涡流 位移传感器将位移信息传递给 所述上位机进行记录； 步骤A6、 测量作动器频率响应曲线时， 在上位机程序中输入不 同幅值、 0 ‑1kHz的激励， 使用电涡流位移传感器测量其时域位移， 将测量结果做傅里叶变换后即可得到不同激励幅 值下作动器频率响应曲线； 在顶杆上施加外界载荷即可测量 不同负载 下作动器频率响应。 5.根据权利要求1所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架， 其 特征在于： 当测试台架处于第二形态时， 顶板采用星 形顶板， 并将直线轴承使用螺栓连接固 定在星形顶板 （3） 的中心； 同时将 丝杆 （15） 穿过直线轴承 （22） 并使丝杆可上下自由活动； 丝 杆上以承重 螺栓夹紧固定质量 块 （16） ； 所述丝杆的一端与应变型静态力传感器 （4） 使用螺纹相连接， 使得质量块产生的重力 沿着丝杆、 应变型静态力传感器、 螺纹连接杆、 第一动态力传感器传递到磁致伸缩作动器 上， 通过增加或减少质量块的数目与质量， 对磁致伸缩作动器施加恒定外载荷； 应变型静态 力传感器、 第一动态传感器测量磁致伸缩作动器输出力， 电涡流位移传感器测量磁致伸缩 作动器的频率响应特性， 霍尔探头测量作动器漏磁大小； 第二形态模拟不同定质量载荷下 测试磁致伸缩作动器输出力、 输出位移、 频率响应特性以及作动器漏磁大小。 6.根据权利要求5所述的模块化测量磁致伸缩作动器输出性能及漏磁的测试台架， 其 特征在于： 测试台架处于第二形态时， 其工作过程包括以下步骤； 步骤B1、 开启上位机， 静态力传感器检测磁致伸缩作动 器输出端轴向受力， 力信号传递 至上位机， 通过上位机所显示的外载荷数值调整质量块数量及质量， 使磁致伸缩作动器处 于合适的外载荷大小； 步骤B2、 在上位机程序中给磁致伸缩作动器输入预设的激励信号； 上位机将信号数据 传输至信号发生器， 经过功率放大器放大后将信号作为电源传入磁致伸缩作动器产生振 动； 步骤B3、 霍尔探头测量磁致伸缩作动器的磁场强度变化， 将磁场强度信息传递给特斯 拉计， 特斯拉计将处 理后的信号发送至数据采集 卡， 最终传递至所述上位机进行记录； 步骤B4、 测量磁致伸缩作动 器输出力， 将磁致伸缩作动 器底座固定， 使用第一动态力传 感器测量磁致伸缩棒输出力， 第一动态力传感器将力 信息传递给 所述上位机进行记录； 步骤B5、 测量磁致伸缩棒输出位移， 使用电涡流位移传感器测量磁致伸缩作动器输出权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115200851 A 3