超聲電機測試研究綜述
張建瓴1，可欣榮1，王文婷2，魏德仙1，張鐵民1
（1．華南農業大學南方農業機械與裝備關鍵技術省部共建教育部重點實驗室，廣州510642;2．河北師范大學物理科學與信息工程學院電子信息工程系，石家莊050031）
摘要：超聲電機技術參數的測量對其研究有重要意義，但由于超聲電機的測試參數和測試項目較多，目前國內外出現的測試手段、方法及測試系統也就五花八門，概括起來，這些測試主要集中在定子參數及模態測試、瞬態特性測試、電參量測試、機械特性測試、噪音和壽命測試等方面。文章對目前國內外超聲電機測試研究進行了綜述，并針對現有測試系統存在的弊端，提出了一種基于虛擬儀器的超聲電機測試系統方案，該系統可方便完成多種參數和特性的測量，將是未來超聲電機測試系統發展的一個方向。
關鍵詞：超聲電機；測試系統；虛擬儀器；labview
中圖分類號：tm359. 9 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)05-0080-06
0引 言
在超聲電機研究中性能參數的測試與試驗研究具有重要的意義，國內外的研究者也都非常重視超聲電機的試驗與測試工作，事實上許多研究文獻都附有試驗及測試數據。但由于超聲電機的測試項目較多，對測試系統的要求也較高，因此，目前對超聲電機許多重要參數指標還沒有進行綜合測試和評價的通用測試裝置，為了能對已有的超聲電機技術參數做出檢測，定性并定量出超聲電機的性能好壞，各超聲電機研究單位大都是自己研發具有特定作用的測試系統，這些測試系統多存在功能單一，開發周期長，投資大等缺點。因此，研究簡單實用多功能的超聲電機測試系統是未來超聲電機發展的一個迫切要求。本文對目前國內外的超聲電機測試研究進行了綜述。
1超聲電機測試研究現狀
1.1定子參數及模態測試
超聲電機定子參數及模態測試主要是對定子的參數和動態特性，如定子的導納、阻抗、共振頻率及振型等的測試。因為在超聲電機中要激發起定子彈性體的高頻微幅共振，并通過摩擦作用將這種微米級振動轉換為宏觀的轉動或直線運動。因此，定子彈性體的動態特性（共振頻率、振型振幅）等對超聲電機的研究來說就十分重要，特別是對超聲電機定子結構的優化設計，壓電陶瓷分區極化的****配置及超聲電機效率的改善等研究有很大的幫助[2-3]。
在國外，takashi maeno等人使用激光多普勒儀對一類環形超聲電機的定、轉子接觸區域內的動態切向、法向位移和速度進行了測量。nish-ikura y等人利用頻閃相移干涉儀測量了超聲電機啟動時定子的瞬態振動，該干涉儀由一個多狀態的半導體激光二極管和一個光頻隔離器實現，對測量超聲電機的瞬態振動有一定幫助。文獻[7]利用激光振動儀構造了一個測試裝置，可以對定子的振動特性做出測試。tsukimoto t等人則使光電位移法對超聲電機的定、轉子接觸特性進行了測量。takefumi 等人利用多普勒激光振動計測出了一種微型超聲電機定子的振動速度，得到了振動速度和頻率、振動速度和輸入電壓的關系曲線。并通過電機拖動負載測得了這種微型超聲電機的靜態扭矩，同時還開發了一種用來測試轉速和預緊力關系的實驗裝置，該裝置利用一個激光計數器測出r超聲電機的轉速，并通過測量表征預緊力變化的彈簧長度的變化，得到了超聲電機轉速和預緊力的關系。
在國內，賈書海等人構建了一個數字散斑振動測量系統，對一種圓柱形超聲電機定子的振動模態進行了測量，得到了定子的振動形態和振幅。同樣使用激光散斑干涉技術對超聲電機定子振型進行測量的還有文獻[3，11 ，12]等。顧菊平等使用bt -4低頻頻率特性測試儀對所開發超聲電機定子進行了阻抗特性測試，并使用電子散斑測振方法對定子的振型進行了測量。該文還使用高頻功率表cp320、手持式光電轉速表等對所研制的超聲電機的輸出特性進行了測量，得到了速度一轉矩、效率一轉矩等關系曲線。
由于超聲電機定子的諧振頻率在20 khz以上，因此使用高頻掃描激光測振儀器對定子振型進行測量就是一種較好的方法。趙淳生等人利用polytec公司psv 300f-b型高頻掃描激光測振系統，測出了定子的位移振幅、速度振幅和加速度振幅，并得到了定子的位移、速度和加速度的頻率響應曲線[3,14j。同樣使用類似儀器對定子共振頻率、振動模態和 |
