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传感器和执行器的集成是微机电系统、智能材料与智能结构的基本要求,分为结构集成和功能集成两种方式。传感器和执行器的集成被称为自感知执行器(self—sensingactuator),其换能元件既作执行器又作传感器。自感知执行器使系统体积和重量减小、节省空间、实现同位控制、提高控制的稳定性。本文研究了一种以自感知执行器为核心器件的料位计。
为了提升振动式料位计的性能,通过对料位计物故障原因进行分析,研究振动式料位计的工作原理,本文给出了一种可靠有效的测试方法并重新设计制作钛为主体材料的料位计。
材料的改变引起结构固有频率的变化,通过对自感知执行器的研究得到输入输出信号与结构振动的关系,通过理论计算与有限元分析得到料位计物理结构与频率的关系,以此为基础得到了测试方法:由有限元模态分析得出理论上系统固有频率,应用波形发生器模拟输入驱动压电陶瓷,在理论频率附近扫频,通过示波器反馈波形来判断料位计的共振点。
经实验证明,得到的系统频率与实际频率十分接近,可用于指导料位计的设计工作。通过此测试方法在447HZ找到了钛材料位计的共振点。