[实用新型]双相对置超磁致伸缩自传感力反馈二级伺服阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及超磁致伸缩材料自传感技术，属于伺服控制技术领域，可用于精密的位移、速度、加速度和力的驱动控制与传感检测系统，是一种集驱动与传感检测功能于一体的液压控制元件，具有很高的动态响应性能，特别适合应用于深海探测与水下作业技术领域。

背景技术

传统电液伺服阀以电磁力矩马达作为驱动方式，结构复杂、体积重量大、工作频宽窄、能量密度小、分辨率低、抗干扰能力差，难以满足现代工业对流体控制系统的要求，应用受到很大限制。随着液压伺服阀向高压、大流量、高频响、高低温环境适应性、抗干扰方向发展以及现代工业如精密位置控制、航空航天和海洋作业及深海探测等领域对超高速电液伺服阀的需求，传统的力(矩)马达转换器工作频宽一般小于400Hz，很难满足要求，研究和开发具有新型驱动技术和新型驱动结构的液压伺服阀已成为液压伺服控制技术发展的前沿课题。随着先进制造技术、现代设计技术和微电子技术的发展以及新型功能材料的应用，研究和开发具有高频响应的液压伺服阀成为现实，出现了以新型功能材料为基础的新型驱动器技术和以创新结构设计为基础的新型驱动结构，奠定了现代液压伺服控制技术发展的基础。其中，以新型功能材料为基础的电液伺服阀驱动及控制技术是目前提高电液伺服阀整体性能的主要技术手段，也是当前研究的热点和焦点。

稀土超磁致伸缩材料(Giant Magnetostriction Material，简称GMM)TbxDy1-xFe2-y(商品名为Terfenol-D)的磁致伸缩应变是传统的镍基和铁基磁致伸缩材料的几十到上百倍，是近年刚发展起来的一种新型智能材料，在电磁场和压应力作用下，能产生较大的体积或长度变化，在低频(5Hz～30kHz)、大行程、低压驱动、大功率、大承载、可非接触式测量与控制等方面具有更优良的特性，被广泛用于制作驱动器。同时，超磁致伸缩材料还具有压磁效应-逆磁致伸缩效应，即在外力作用于下材料的磁化状态(磁化强度)发生变化，可以做成传感器。将传感和驱动功能通过计算机有机的结合起来，就形成智能结构或智能系统，可以感知力、位移、振动、声、磁等参量，进而根据需要作出响应，可制成同时具有传感和执行功能于一体的自传感驱动器(self-sensing actuator，SSA)，以达到无传感器闭环控制和同位控制、提高系统响应速度和控制精度、增强系统可靠性、简化系统和减低成本等目的，是目前智能材料和结构领域致力发展的一个新方向，已引起人们的广泛重视。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有传统电液伺服阀存在的缺陷，利用超磁致伸缩材料集传感与驱动功能于一体的特性，提出了双相对置超磁致伸缩自传感力反馈二级伺服阀，由双相对置超磁致伸缩自传感驱动器、喷嘴-挡板阀前置级和滑阀功率级组成，双相对置超磁致伸缩自传感驱动器由壳体3和端盖2组成的外套、由线圈骨架7和调节螺钉1组成的内套以及输出组件10组成。喷嘴-挡板阀前置级包括柔性铰接挡板11、反馈杆12、左端喷嘴22和右端喷嘴21，柔性铰接挡板11和反馈杆12为一体结构，柔性铰接挡板11固定在壳体3上。滑阀功率级包括阀体13、阀套14、阀芯15，阀芯15内置于阀套14，阀套14固定于阀体13内，阀芯15通过所述的反馈杆12、柔性铰接挡板11与输出组件10相联系；DSP单片机控制的实时动态平衡分离信号电路包括运放电路IC₁24、运放电路IC₂25、乘法器27、减法器28、传感器调理电路29、DSP控制电路26。运放电路IC₁24分别与减法器28、传感器调理电路29相连；运放电路IC₂25分别与乘法器27、传感器调理电路29相连，乘法器27与减法器28相连；传感器调理电路29通过DSP控制电路26与乘法器27连接。其特征在于：

一对碟簧9套在输出组件10上，并置于壳体3内的中间位置，两个结构和尺寸完全相同的单超磁致伸缩自传感驱动器通过碟簧9对称置于输出组件10两侧，形成双相对置结构；