[实用新型]一种超声悬浮力测量装置

说明书

本实用新型公开了一种超声悬浮力测量装置，涉及测量技术领域，包括相控阵悬浮设备，还包括球体、立柱、弹性件、遮光管、永磁体和动圈，球体与相控阵悬浮设备相配合，永磁体与动圈相配合，球体与立柱连接，立柱上连接有动圈，弹性件的一端与动圈连接，另一端与立柱连接，遮光管与立柱连接，且遮光管位于动圈下方；还包括位移检测模块、用于获取并分析动圈产生的电流数据的数据处理模块、用于调节动圈的电流的PID调节模块和用于发光并检测光信号的光感应模块，光感应模块设置于遮光管的正对面，光感应模块与位移检测模块连接，位移检测模块还与PID调节模块。本实用新型通过电磁平衡的方式有效的实现自动补偿，实现精确测量。

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种超声悬浮力测量装置。

背景技术

超声相控阵换能器是指由多个独立的压电晶片组成阵列，按一定的规则和时序用电子控制系统控制激发各个晶片单元，来控制调节焦点的位置和聚焦的方向。超声场中产生的弹性恢复力大小难以测量。若物体放入超声场中，物体受力会偏离测量位置，因此导致测量不精确的情况。

实用新型内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型实施例提供一种超声悬浮力测量装置，通过电磁平衡的方式有效的实现自动补偿，实现精确测量。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种超声悬浮力测量装置，包括相控阵悬浮设备，还包括球体、立柱、弹性件、遮光管、永磁体和动圈，上述球体与上述相控阵悬浮设备相配合，上述永磁体与上述动圈相配合，上述球体与上述立柱连接，上述立柱上连接有上述动圈，上述弹性件的一端与上述动圈连接，另一端与上述立柱连接，上述遮光管与上述立柱连接，且上述遮光管位于上述动圈下方；还包括位移检测模块、用于获取并分析动圈产生的电流数据的数据处理模块、用于调节动圈的电流的PID调节模块和用于发光并检测光信号的光感应模块，上述光感应模块设置于上述遮光管的正对面，上述光感应模块与上述位移检测模块连接，上述位移检测模块还与上述PID调节模块。

本超声悬浮力测量装置的工作原理如下：

首先打开相控阵悬浮设备，使其开始运作，在小球及立柱受力的过程中，可动装置会产生相对的位移。当声悬浮力产生的是向上或者向下的悬浮力时，则光感应模块中的光敏管感应到发光管发出的光，光信号经光电检测电路转换为电压信号。电压信号经由PID调节，向动圈提供了一个与悬浮力成正比的电流。动圈在永磁体的磁场作用下，将产生向下或者向上的力，使遮光管向下或者向上移动。遮光管向下或者向上移动后，光电检测电路的输出电压减小，通过PID调节模块在积分环节使流经动圈的电流增大，直至遮光管的位置恢复到初始平衡位置，实现电磁力的自动补偿；同时通过数据处理模块根据动圈电流变化测量出声悬浮力，电流的正负代表力是压力还是拉力，电流的绝对值表示力的绝对值。

本装置具有测量位置精确度高，电磁自动补偿；可测量声悬浮场任意位置悬浮力；可测量不规则物体在声场中的受力；结构简单，易于拆卸等优点。

在本实用新型的一些实施例中，上述光感应模块包括光敏传感器和发光单元，上述发光单元设置于上述遮光管的正对面，上述光敏传感器用于检测发光单元发出的光信号，上述光敏传感器与上述位移检测模块连接。

在本实用新型的一些实施例中，上述光敏传感器包括光敏管、光敏电阻或光电管。

在本实用新型的一些实施例中，上述光敏传感器至少为两个。

在本实用新型的一些实施例中，上述发光单元包括发光管。

在本实用新型的一些实施例中，该超声悬浮力测量装置还包括用于对动圈产生的电流信号进行滤波的低通滤波模块，上述低通滤波模块与上述数据处理模块连接。

在本实用新型的一些实施例中，该超声悬浮力测量装置还包括用于控制相控阵悬浮设备运行的机械控制模块，上述机械控制模块与上述位移检测模块连接。