[发明专利]一种感应热泡式水下微型驱动器的控制与测试系统

权利要求书

1.一种感应热泡式水下微型驱动器控制与测试系统，其特征在于：其包括计算机（5）、高速摄像机（1）、可编程控制器（4）、快速响应固态继电器（3）、高频脉冲发生器（6）、功率放大器（7）、标准电阻箱（2）、微型驱动器（9）、玻璃水池（8）、高精度刻度尺（10）。其特征在于：高频脉冲发生器（6）输出脉冲信号经功率放大器（7）放大后，传给快速响应固态继电器（3）的被控制端，微型驱动器（9）与标准电阻箱（2）串联后作为被控制对象与快速响应固态继电器（3）的被控制端连接，可编程控制器4控制信号输出端与继电器3控制信号输入端相连，控制信号可以定时控制继电器3的通断状态，进而精确控制负载电路通断状态；可编程控制器（4）通过数据线与计算机（5）相连，可以从计算机（5）获得控制程序与工作所需电源，并可以通过计算机（5）与高速摄像机（1）相连直接控制高速摄像机（1）的工作状态，高速摄像机（1）监控微型驱动器（9）的运动状态，具体为当微型驱动器（9）开始运动时，计算机（5）给高速摄像机（1）启动触发信号，使高速摄像机（1）开始采集运动信息，当微型驱动器（9）停止运动时，控制高速摄像机（1）停止采集信息工作。

高速摄像机（1）与计算机（5）连接，采集微型驱动器（9）在玻璃水池（8）中的运动过程，并将采集运动信息储存于计算机（5）中，高精度刻度尺（10）放置于玻璃水池（8）的底部，用于标定微型驱动器（9）的运动位移。

所述微型驱动器（9）为感应热泡式微型驱动器，其包括注水口（11）、感应线圈（12）、加热芯（13）、壳体（14）与喷水口（15），微型驱动器（9）的两端分别设置有用于水流进入和喷射的注水口（11）和喷水口（15），在微型驱动器（9）外壁上缠绕有感应线圈（12）；微型驱动器（9）的工作动力主要来源于感应加热与热泡式驱动，具体为给感应线圈（12）通入高频交流脉冲，线圈（12）周围产生高频交变磁场，加热芯（13）位于线圈（12）所产生的磁场中，加热芯（13）在变化磁场中内部就会产生电涡流，由于电涡流的热效应，加热芯（13）温度迅速上升，加热芯（13）周围的水在高温下迅速汽化，产生气泡（18），迅速膨胀近1000倍，汽、液混合体爆破式喷射作为驱动力，使微型驱动器（9）产生向前的运动。

2.根据权利要求1所述的一种感应热泡式水下微型驱动器控制与测试系统，其特征在于：所述微型驱动器（9）采用高频脉冲电源，该电源采用高频脉冲发生器（6）产生功率与频率可调的信号脉冲，该信号脉冲经功率放大器（7）放大后，再通过固态继电器（3）传给微型驱动器（9）的感应线圈（12）。

3.根据权利要求1所述的一种感应热泡式水下微型驱动器控制与测试系统，其特征在于：所述标准电阻箱（2），主要用来保护电路，保证微型驱动器（9）正常工作。

4.根据权利要求1所述的一种感应热泡式水下微型驱动器控制与测试系统，其特征在于：所述微型驱动器（9）实验控制系统采用固态继电器（3）控制电磁感应线圈（12）通断状态；通过可编程控制器（4）定时控制固态继电器（3）的通断状态，控制高频脉冲电源供给电磁感应线圈(12)的导通时间t1和间断时间t2，进而精确控制电磁感应线圈(12)的工作时加热时间和间歇时间；

所述的高频脉冲导通的时间是t1，间断的时间是t2，电压是U；高频脉冲的频率可选为10kHz～1MHz，t1可设为100ms～500ms,t2可设为300ms～600ms，电压U可设计为3V～12V。

5.根据权利要求1所述的一种感应热泡式水下微型驱动器控制与测试系统，其特征在于：所述微型驱动器（9）运动信息采集装置，采用高速摄像机（1）采集微型驱动器（9）运动过程，并由计算机（5）对采集的运动信息进行储存。

6.根据权利要求1所述的一种感应热泡式水下微型驱动器控制与测试系统，其特征在于：所述微型驱动器（9）运动位移标定装置，主要采用高精度刻度尺（10）放置于玻璃水池（8）底下，用于标定微型驱动器（9）实验中运动位移，从而进一步研究其运动特性。