[发明专利]节肢动物微振动感受器结构的幅频响应特性在线检测装置

说明书

技术领域

本发明属于动物微振动感知能力检测领域，具体涉及一种节肢动物微振动 感受器结构的幅频响应特性在线检测装置。

背景技术

微振动检测在工程应用和科学测量中占有重要的位置，广泛应用在精密 机械的低速回转运动的微振动检测和故障诊断、地震和地脉动测量及工程地 质勘察、精密设备的隔振地基评测、机床运动精度测量等领域。目前，广泛 应用的微振动测量方法是相对式测量，如干涉仪、光学多普勒测振仪、光电 摄影技术等。但是相对测量需要有静止不动的基础，这对于工程中微振动测 量是难以实现的，同时，光学测量要求严格的环境条件，仪器价格也十分昂 贵。此外，工程中广泛应用涡流传感器进行相对测量，但是，涡流传感器很 难应用实现对大型结构体低频微振动的检测。因此，研发测量精度高，易于 调节、抗干扰能力强的新型微振动检测装置已成为国际学术界和工程领域的 热点问题。随着仿生学研究的不断深入，从仿生学角度开展低频微振动测量 的研究，为新型低频微振动传感器的研发提供了新的思路。研究发现节肢动 物体表高度进化的机械感受器和神经系统极好的适应了环境的变化。感受器 是节肢动物(蝎子、蜘蛛、蟋蟀等)对外界各种信号做出反应的重要器官。 在各种感知器官中，位于腿部的缝感受器是节肢动物感知地面微振动信号的 器官。蝎子腿部的琴形缝对地面的低频微振动信号极为灵敏，其感知机理为： 地面的微振动信号可导致琴形缝感受器产生微米级的变形使得缝底部产生应 力集中并使与之相关的神经元产生生物电信号。节肢动物琴形缝宽度随频率 变化的动态特性是节肢动物辨识低频范围内产生微振动信号生物种类的重要 手段。

因此研究微振动信号频率对节肢动物琴形缝感受器缝变形的影响，对揭示 节肢动物微振动感知机理及其研发仿生微振动传感器具有重要的科学探索价 值和广阔工程应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种节肢动物微振动感受器结构的幅频响应特性 在线检测装置，具体是针对节肢动物琴形缝感受器缝的宽度随微振动信号振 动频率变化的在线测试装置。

本发明包括任意函数信号发生器、延时继电器、上位机、高速摄像机、 微距镜头、轨道、微振动发生器、体视显微镜、节肢动物夹持器、隔振台和 夹持器定位控制台；任意函数信号发生器与延时继电器相连，延时继电器与 微振动发生器连接，微振动发生器放置在节肢动物夹持器上，微振动发生器 由任意函数信号发生器驱动输出不同频率幅值的振动信号，延时继电器控制 低频微振动作用的时间，任意函数信号发生器、延时继电器和节肢动物夹持 器放置在隔振台上；节肢动物夹持器固定在隔振台上，节肢动物夹持器包括 有底座、支柱、夹持设备支撑台、第一弹簧、夹持器升降台、下固定台、腿 部固定夹下啮合版、腿部固定夹上啮合板、立式轴承、上固定台、第一横向 光轴、滑块、第一横向滑动杆、纵向光轴、齿条、第一步进电机、传动齿轮、 推板、第二弹簧、凸轮、第二步进电机、法兰螺母、传动丝杆、第三步进电 机、侧板、负压吸附台、第二横向滑动杆、第二横向光轴；底座固定在隔振 台上，第三步进电机固定在底座上，传动丝杆通过联轴器与第三步进电机相 连并穿过夹持器支撑台，法兰螺母定位安装在下固定台和夹持器升降台中心 与传动丝杆配合使用实现夹持器升降台上部件的升降，夹持器支撑台通过支 柱固定在底座上，夹持器升降台通过其支柱与支撑台配合使用，第一弹簧安 装在升降台的支柱上辅助第三步进电机实现升降台的升降，第二步进电机和 负压吸附台固定在下固定台上，第二横向光轴通过立式轴承固定在下固定台 上，腿部固定夹下啮合板位于负压吸附台的两侧并固定在滑块上，通过滑块 在第二横向光轴上实现横向滑动，腿部固定夹上啮合板套在纵向光轴上实现 纵向滑动，纵向光轴两端分别固连在腿部固定夹下啮合板和上侧滑块，上侧 滑块可在第一横向光轴上实现横向移动，第一横向光轴通过立式轴承固连在 上固定台，齿条固定在左侧的腿部固定夹上啮合板上并与传动齿轮配合，通 过第一步进电机带动齿轮转动从而控制两侧的腿部固定夹上啮合板在纵向的 精确移动，第一步进电机固定在侧板上，侧板通过螺栓与左侧的滑块固连， 从而可实现横向滑动，第一横向滑动杆的一端与右侧的腿部固定夹上啮合板 固连，并可在左侧的腿部固定夹上啮合板内滑动，第二横向滑动杆的一端固 连在右侧的腿部固定夹下啮合版上，第二横向滑动杆的另一侧与推板固连并 可在左侧的腿部固定夹下啮合版和侧板内滑动，凸轮由第二步进电机控制实 现转动，通过凸轮的精确转动控制推板和侧板的横向移动从而精确控制两侧 腿部啮合板在水平方向上的间距；夹持器定位控制台对节肢动物夹持器上的 第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机实现动作控制；体视显微镜实 现对节肢动物位置固定及刺激过程中的观察，便于精确操作；借助负压吸附 台固定节肢动物的躯体，借助其两侧的啮合夹持板对需要观察的琴形缝微振 动感受器的位置进行精确定位，为了保证固定的效果及更好的配合观察装置， 该夹持器系统可进行细微调节；配有微距镜头的高速摄像机安装在轨道上并 与上位机相连，高速摄像机可以捕捉在给予不同频率的微振动刺激前后琴形 缝感受器缝宽度的变化情况，并将捕捉的信息输入上位机。