功率放大器在超声电机正反向运动中的应用

实验名称：功率放大器在单信号激励的弯弯复合超声电机的正反向运动实验中的应用

研究方向：超声电机

测试目的：验证基于8字形振动轨迹的超声电机的工作原理的可行性

测试设备：函数信号发生器，ATA-4051功率放大器，激光位移传感器，激光转速计。

实验内容：用单路特殊激励信号（由频率比为1:2两个正弦波形叠加而成）驱动弯弯复合超声电机，测试其驱动足的运动轨迹和样机基本输出特性

实验过程:

（1）测试驱动足轨迹。用两个激光位移传感器分别对准驱动足的上表面和右表面，用函数信号放大器产生信号，经过功率放大器（ATA4051）放大后施加到超声电机上，打开传感器采集功能，完成振动轨迹采集。改变激励信号中两种信号的相位差，从0~360度范围内，每15度测试一次，共测24次。

实验装置

（2）测试输出特性。驱动足处放置一个小滑轮，侧面贴放光纸，拨动滑轮每转一周，观察转速计计数是否正常。之后用信号发生器和功放产生激励信号并施加到超声电机上，测试电机在不同波形（两种频率成分正弦的相位差）下的输出速度。

测试结果:

1. 驱动足处在波形相位差为165度和-15度时都可以获得8字型轨迹，轨迹的运动方向相反；

2. 所提出的基于8字型轨迹的超声电机，的正反向输出特性差异小于4%，推动直径为22mm转子运动时最大输出速度为1373rpm；

3. 所提出的基于8字型轨迹的超声电机只需单向激励信号就能实现双向输出运动，压电元件无闲置，摩擦耦合效率高，在航空航天等高可靠性应用领域具有潜在应用价值。

轨迹运动测试结果

机械输出特性测试结果