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超声电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是一种新型的直接驱动电机,其利用压电陶瓷的逆压电效应,将弹性材料(定子)的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转化为转子或滑块的宏观运动。与传统电机相比,具有结构简单、重量扭矩(推力)比大、响应快、断电自锁、可控制性好和定位精度高等优点,在航空航天、仪器仪表和精密驱动等领域有着重要的应用前景。目前超声电机研究主要集中在新型结构设计、动力学建模、精确定位控制以及运行寿命预估等领域。
本文利用虚拟仪器技术构建超声电机的检测与分析系统,实现对旋转和直线超声电机稳态和瞬态过程多参量的测试与分析,构建稳定、可靠的测试平台。本文的主要研究内容如下:
(1)明确目前超声电机运行物理参数的检测技术现状和实际需求,确定各参量在稳态和瞬态时的检测方法和设计目标,利用超声电机、传感器、数据采集卡、信号调理电路和PC机等搭建系统硬件平台。
(2)利用LabVIEW语言完成系统的软件功能设计和编程。建立友好的操作界面,实现对稳态过程的速度、电压、电流、定子振动和温度参数的测量以及电参量的时域和频域分析。
(3)针对超声电机的瞬态特性,利用改进的T法,建立超声电机瞬态特性测试系统,实现对启动、关断瞬态特性的速度、电压和定子振动等参数的测试与分析。
(4)系统标定与试验测试分析。结合构建的检测系统,利用标准仪器进行标定,对系统进行调试和可靠性分析。建立实用、简单和稳定的测试系统。
(5)将程序打包成可执行文件,建立通用的超声电机测试与分析软件。
经试验证明,系统对超声电机的测试与分析结果较理想,具有一定的通用可行性和实用性。