基于激光多普勒的面内振动测试系统的研发

论文摘要

当前所进行的基于面内振动模态的超声电机研究需要进行定子面内振动模态测试,并且其他类型的超声电机也经常需要检查是否出现了不需要的面内振动模态而导致效率低下。Polytec公司的3-D激光测振设备可用于超声电机定子面内振动模态的测试,但价格非常昂贵。因此基于以上情况,本文主要的研究内容和工作如下:（1）在分析超声电机定子所用的面内振动模态的基础上,利用一维单点面内振动激光测头LSV065-306F（Polytec公司）构建用于超声电机定子面内振动模态测试系统。（2）根据超声电机响应快、定位自锁等优点,选用超声电机作为X-Y定位平台的驱动电机,实验证明定位精度可以到微米级。（3）采用直接数字频率合成技术生成模态实验所用的激励信号;采用基2时间的FFT算法处理扫频测试数据,得出振动频响谱,以此来确定各阶模态频率;利用最小二乘拟合法处理定频测试数据,得出各点的振动振幅、相位,在拟合出振型。（4）利用所开发的测试系统进行一些定子的面内振动模态测试,取得了较好的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超声电机概述
• 1.2 超声电机的特点和应用
• 1.3 超声电机的研究现状
• 1.4 模态实验
• 1.4.1 激振系统
• 1.4.2 运动量的测量
• 1.4.3 模态频率的确定
• 1.4.4 振型的动画显示
• 1.5 激光测振设备
• 1.6 课题研究意义、目标及研究内容
• 第二章 系统硬件
• 2.1 振动量测量设备
• 2.1.1 激光测头 LSV065-306F
• 2.1.2 控制器OFV-3320
• 2.2 测点定位设备
• 2.2.1 定位平台
• 2.2.2 伺服驱动装置
• 2.3 运动控制卡
• 2.4 数据采集设备
• 2.5 激励信号生成设备
• 2.6 数据处理及输出设备
• 2.6.1 计算机平台
• 2.6.2 结果输出设备
• 2.7 支架
• 2.8 测试试件类型
• 第三章 测点定位及激励信号生成
• 3.1 测点定位模块构成
• 3.2 行波型超声电机的调速方法
• 3.2.1 调压调速
• 3.2.2 调频调速
• 3.2.3 调相调速
• 3.3 伺服控制算法的选取
• 3.3.1 超声电机控制伺服算法介绍
• 3.3.2 PID控制器
• 3.4 定位实验结果
• 3.5 激励信号及其生成
• 3.5.1 扫频测试信号
• 3.5.2 定频测试信号
• 3.5.3 激励信号工作原理及系统组成
• 3.5.4 输出信号测试
• 3.5.5 滤波器设计
• 3.6 小结
• 第四章 扫频、定频测试
• 4.1 引言
• 4.2 扫频测试
• 4.2.1 扫频测试流程
• 4.2.2 扫频数据处理
• 4.3 定频测试
• 4.3.1 定频测试流程
• 4.3.2 定频测试数据处理
• 4.4 小结
• 第五章 系统实现
• 5.1 系统构成
• 5.2 系统试验
• 5.2.1 定子（一）测试结果
• 5.2.1.1 扫频测试
• 5.2.1.2 定频测试
• 5.2.2 定子（二）测试结果
• 5.2.3 定子（三）测试结果
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要工作
• 6.2 需要进一步研究的方向
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文