一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置及测量方法，属于电液伺服比例技术领域。

背景技术

电液伺服比例技术结合了电气控制的便捷性以及液压驱动功率密度大的优点，在工业自动化的相关领域中受到了广泛应用。相较于力矩马达等其他形式的电-机械转换器而言，比例电磁铁具有输出推力大、对油液污染不敏感的优点，因此在电液比例阀中更为常用。而且随着近年来电液伺服比例技术的迅速发展，比例电磁铁在高频响、高精度的液压控制元件中也逐渐开始发挥重要作用。比例电磁铁在工作时推动阀芯运动以改变阀口的开度，它在工作行程内具有近似水平的位移-力特性和近似线性的电流-力特性，这样的静态特性使得阀芯位置的准确控制易于实现。而比例电磁铁的动态特性则直接决定了液压阀的动态响应性能，这一特性在伺服比例阀中尤为重要。因此，测试比例电磁铁的静态特性，对伺服比例阀的研究具有重要的指导意义。

目前，已有较多单位研制了比例电磁铁特性测试系统并运用在相关研究中。传统的电磁铁测试装置，驱动部分采用手调机构，无法保证测试过程中进给均匀。

比例电磁铁在应用时，需测量其位移-力特性、电流-力特性等；为了获取其特性，现有测试方案也逐渐地由传统的“传感器+数据记录”模式发展为基于计算机技术的半自动化测试装置及自动化测试装置，例如，在公开号为CN 201576058U及CN 201984115U等的专利所公开文献的比例电磁铁的测试系统，包括用于控制整个测试系统的运行及对所采集的数据进行自动处理的上位机，用于数据及信号的中转传输的数据采集卡，及用于安装比例电磁铁、施加静态测试边界条件与采集相关参数的测试装置；其中，测试装置具体包括位移传感器与力传感器。

为了能对比例电磁铁的静态性能进行测试，会采用特定结构的测试装置，例如，采用公开号为CN 105738083A的专利文献所公开一种能测试比例电磁铁性能的电磁铁测试装置，其虽然能够对比例电磁铁的性能进行测试，但该结构在测试过程中存在以下问题，其采用激光位移传感器构建位移传感器，以对弹簧套筒上的反光板的位置进行监测，由于激光位移传感器的测量精度随距离增加而降低，导致其有效精度距离较小，而在测试过程中，弹簧套筒的位置会变化，导致测试结果不稳定，甚至出现较大的误差。

此外，该结构设置而导致其在测试过程中存在以下技术问题：(1)若要更换连接结构以进行静态性能测试时，需先将比例电磁铁拆下，才能对连接机构进行更换安装；(2)在静态测试过程中，基于手动调整衔铁位移，存在速度不均匀稳定的问题，导致测试数据不准确；(3)整体结构不够紧凑，且拆装不方便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置及测量方法，以多功能数据采集卡为硬件控制核心的比例电磁铁特性测试系统，采用步进电机与滚珠丝杠构成精密进给装置，实现自动化测试功能，可方便可靠地测量其位移-力特性、电流-力特性，为比例电磁铁的静态特性测量提供了一种新型测量装置及方法。

本发明采用以下技术方案：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，包括试验台、S型拉压力传感器、自复位式位移传感器、可调装夹模块、比例电磁铁、数据采集卡和上位机；

所述试验台一端设置有移动板，另一端设置所述可调装夹模块，所述移动板能够相对于试验台沿X轴方向移动，所述可调装夹模块上安装所述比例电磁铁，并能够调节比例电磁铁在X、Y轴上的位置；

所述移动板上固定设置有一水平连接板，所述水平连接板端部固定连接一竖直连接板，竖直连接板与水平连接板的板面相互垂直，所述S型拉压力传感器固定设置于竖直连接板上，所述S型拉压力传感器通过一电磁铁推杆与比例电磁铁相切；

所述竖直连接板上在S型拉压力传感器上方固定设置有一传感器安装座，所述传感器安装座上固定所述自复位式位移传感器，所述电磁铁推杆上固定设置有一连接挡片，所述自复位式位移传感器与连接挡片相接触以获得比例电磁铁的位移；

所述S型拉压力传感器、自复位式位移传感器和比例电磁铁均与数据采集卡连接，所述数据采集卡与上位机连接。

本发明的连接挡片应具有一定的刚度，以使传递的位移信号准确无误，如可采用刚度较大的材质，增加连接挡片的厚度，在连接挡片上增加加劲肋等。

优选的，所述比例电磁铁连接有比例电磁铁控制器，所述比例电磁铁控制器包括单片机、信号采集模块、电压供给模块和驱动电路模块，所述信号采集模块与S型拉压力传感器、自复位式位移传感器和数据采集卡均连接，用于将采集到的力信号、位移信号和比例电磁铁的电流信号进行处理后通过数据采集卡传递至上位机，所述驱动电路模块与比例电磁铁连接，所述单片机为驱动电路模块的驱动信号产生模块，用于向驱动电路模块输出控制信号以调节比例电磁铁两端的电压，所述电压供给模块用于提供单片机、信号采集模块和驱动电路模块的供电电压。

比例电磁铁的输出由比例电磁铁控制器进行调节，比例电磁铁控制器的功能是控制加载在比例电磁铁上的电压大小，以此来控制比例电磁铁输出的推力，比例电磁铁控制器的具体组成与原理如下：

比例电磁铁控制器包括单片机、信号采集模块、电压供给模块和驱动电路模块，电压供给模块用于提供其余模块的供电电压，实现了24V直流电压转换成为±12V、+5V电压功能，用于信号采集模块与单片机模块的供电；信号采集模块将采集到的位移信号、力信号与电流信号进行处理后传递给上位机存储，用于后续实验分析与处理；单片机模块作为驱动电路驱动信号的产生模块，向驱动电路输出PWM控制信号调节比例电磁铁两端的电压；驱动电路模块采用H桥驱动结构，通过改变进入H桥两个输入端的驱动信号(即PWM信号)，控制组成H桥的N型场效应管开关与闭合，实现H桥供给电压可控输出，具体表现为改变输入PWM信号的占空比大小，输出电压(即施加在比例电磁铁两端的电压)与H桥供给电压比例也与PWM信号占空比做相同的变化；

比例电磁铁通过导线接入比例电磁铁控制器驱动输出接口，比例电磁铁控制器外接24V直流电源作为电源，比例电磁铁控制器通过导线与数据采集卡、上位机连接，进行信号传递和程序输出，运行外设上位机程序，产生的信号通过下载信号线传递给单片机，改变单片机内部PWM发生器产生的PWM占空比，生产的PWM信号进入H桥两个输入端，控制组成H桥的N型场效应管开关与闭合，调节驱动电路输出电压，即施加在比例电磁铁两端的电压，进而改变了比例电磁铁内部电流，调节比例电磁铁磁性。

本发明中的比例电磁铁控制器由发明人结合STM32f103C8T6单片机和自行设计并焊接的信号采集模块、电压供给模块和驱动电路模块共同组装实现的，STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M内核STM32系列的32位的微控制器，主要使用了其PWM发生模块，可替换同类型以及可实现满足相同功能的更高级型号单片机；信号采集模块使用UA741CP运算放大器与电容电阻电感共同构成；电压供给模块采用金升阳的24V转±12V的电压转换模块为信号采集模块供压，型号为A2412S-2WR2，采用LM2596与电容电阻电感共同构成组成的12V转5V的电压供给电路为电流传感器供电；驱动电路模块采用IR2104STRPBF与NMOS场效应管，电容电阻共同构成H桥驱动电路，值得注意的是，电压供给模块可通过市场上售卖的可实现24转±12V，12V转5V的模块实现替换，驱动电路模块可通过市场上售卖的可实现的PWM信号调压输出模块实现替换，信号采集模块可采用研华数据采集卡等同类型采集卡替换。

优选的，所述试验台与移动板之间设置有滚珠丝杠滑台模组，所述滚珠丝杠滑台模组连接有步进电机，所述滚珠丝杠滑台模组包括模组底座和滚珠丝杠，所述模组底座固定安装在试验台上，所述滚珠丝杠一端通过电机法兰片连接步进电机，另一端与移动板连接，用于将步进电机的回转运动转化为移动板的直线运动，步进电机的转动带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠可以将回转运动转化为直线运动，进而带动移动板做直线运动，移动板与水平连接板固定连接、水平连接板与竖直连接板固定连接，移动板的移动带动了竖直连接板的移动，即实现了对电磁铁推杆的位移调节。

本发明中的滚珠丝杠滑台模组也可采用现有产品，如欧力达GF150全密封防尘滚珠丝杆滑台模组，均不影响本发明的实施。

优选的，所述步进电机为闭环步进电机，所述闭环步进电机通过闭环驱动器连接有单轴控制器。闭环步进电机、闭环驱动器与单轴控制器通过导线连接，单轴控制器可通过闭环驱动器控制闭环步进电机的转速、方向、精度等参数，由于滑台与步进电机精度很高，可以保证滑台的位移精确性。

闭环步进电机可选用57两相低压闭环步进电机，单轴控制器优选采用CM35D-10XK单轴控制器，闭环驱动器的功能为驱动步进电机工作，连接在步进电机的导线接口上，CM35D-10XK单轴控制器的功能为控制步进电机的转速与方向等运动功能，连接在步进电机电机的导线接口上。

优选的，所述可调装夹模块包括竖向凹形板和更换板，所述竖向凹形板与试验台之间通过角铝连接件连接，所述竖向凹形板与角铝连接件连接处设置有横向调节腰型孔，所述角铝连接件的一个直角边通过内六角圆柱螺栓安装在横向调节腰型孔内；所述试验台上均匀设置有若干X向调节腰型孔，角铝连接件的另一个直角边通过内六角圆柱螺栓安装在试验台的X向调节腰型孔内；

所述竖向凹形板上设置有多列竖向调节腰型孔，所述更换板通过内六角圆柱螺栓安装在竖向凹形板的多列竖向调节腰型孔上；

所述更换板中部设置有比例电磁铁安装孔，比例电磁铁安装在比例电磁铁安装孔内。

本发明中，试验台上均匀设置有平行的4条X向调节腰型孔，对应的，横向调节腰型孔的数量为4条，角铝连接件的数量为4个；

竖向调节腰型孔的数量为4列。

比例电磁铁安装在可调装夹模块上，可调装夹模块的竖向凹形板上开有横向调节腰型孔和竖向调节腰型孔，并且，试验台上开有X向调节腰型孔，通过腰型孔的位置调节功能就可以实现对比例电磁铁的位置调节，通过调节比例电磁铁的X向(X轴方向)、横向(Y轴方向)与竖向位置，就可以与电磁铁推杆进行精确对接，电磁铁推杆固定在S型拉压力传感器上，S型拉压力传感器能够与滚珠丝杠滑台模组共同运动，通过步进电机带动滚珠丝杠滑台模组的移动，即可调节电磁铁推杆的位置，来自比例电磁铁的力信号通过电磁铁推杆传递到S型拉压力传感器中，比例电磁铁的位移信号通过、电磁铁推杆和连接挡片即可同时传递至自复位式位移传感器上。

优选的，所述S型拉压力传感器与比例电磁铁控制器的信号采集模块之间连接有单通道模拟量变送器，单通道模拟量变送器的功能为放大传感器模拟量信号，连接在传感器的导线接口上，经过单通道模拟量变送器的信号，被放大处理后再传输给信息采集模块中。

比例电磁铁通过电磁铁推杆传递的位移信号和力信号分别由自复位式位移传感器和S型拉压力传感器进行测量，由于力信号由力传感器转化成电压模拟量信号时数值太小，所以在S型拉压力传感器与信号采集模块之间连接单通道模拟量变送器，通过模拟量变送器将S型拉压力传感器输出的电压模拟量信号进行放大，然后再通过数据采集卡采集放大后的力信号；

自复位式位移传感器的输出信号足够大，可以不需要单通道模拟量变送器进行信号放大。

优选的，所述移动板与水平连接板之间通过内六角螺栓固定连接，所述水平连接板与竖直连接板之间为螺栓连接，为了提高试验台安装精度与可调节性，所有连接处优选都采用螺栓连接。

优选的，所述试验台底部设置有试验台支撑脚柱。

一种上述用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置的测量方法，包括：

(1)将电磁铁推杆左端安装于S型拉压力传感器的螺纹孔接口中，此时，自复位式位移传感器与连接挡片刚好相接触；

(2)将比例电磁铁安装在比例电磁铁安装孔中，通过可调装夹模块调节比例电磁铁的在X轴、Y轴和竖直方向的位置，使得比例电磁铁的输出轴与电磁铁推杆的轴相对齐(即位移同一轴线上，手工调节，可以略有出入，不影响力的传递即可)，调节后，比例电磁铁位置不再移动；

(3)通过滚珠丝杠滑台模组调节移动板在X轴方向上移动，进而带动电磁铁推杆在X轴方向上移动，使得电磁铁推杆与比例电磁铁的输出轴相切，即电磁铁推杆与比例电磁铁的输出轴相接触且轴线位于同一直线上，此时自复位式位移传感器与连接挡片也是相接触的；

(4)比例电磁铁控制器调节比例电磁铁两端的电压大小，控制比例电磁铁输出推力，此时比例电磁铁通过电磁铁推杆将力传递给S型拉压力传感器得到力信号，通过电磁铁推杆和连接挡片将位移传递给自复位式位移传感器得到位移信号，力信号与位移信号分别经信号采集模块、数据采集卡传递给上位机，上位机进行位移-力特性曲线以及电流-力特性曲线的绘制。

比例电磁铁控制器的信号采集模块主要电路是由运算放大器与电阻电容组成的滤波去干扰电压跟随电路，经过处理后的位移信号与力信号通过信号线传递给数据采集卡，数据采集卡将接收的模拟信号转化为数字信号通过信号线传递给上位机进行收集，以此绘制位移-力特性曲线；进行电流-力特性实验所需要的电流信号由安装在比例电磁铁控制器驱动电路中的霍尔电流传感器采集获得，霍尔电流传感器产生电流模拟信号，通过信号线传递给数据采集卡，数据采集卡将接收的模拟信号转化为数字信号通过信号线传递给上位机进行收集，以此绘制电流-力特性曲线。

优选的，步骤(2)中，通过可调装夹模块能够实现比例电磁铁的三维位置调节，具体为：

通过X向调节腰型孔能够调节比例电磁铁在X轴方向上的位移，通过竖向凹形板的横向调节腰型孔能够调节比例电磁铁在Y轴方向上的位移，通过竖向凹形板的竖向调节腰型孔，能够调节比例电磁铁在竖直方向上的位移。

竖向调节腰型孔、横向调节腰型孔与X向调节腰型孔都属于腰型孔结构，内六角螺栓在腰型孔中的固定位置可以任意调节改变，因此可以通过腰型孔与内六角螺栓的配合变更相对位移，所以可以改变可调装夹模块的相对位置。

本发明中，S型拉压力传感器型号可选用JLBS-1，单通道模拟量变送器的型号可选用BSQ-3，自复位式位移传感器可选用米兰特KTR自复位式位移传感器。

本发明可通过开关电源将220V交流电转换为24V直流电，利用24V直流电源分别通过电源导线为步进电机、闭环驱动器、单轴控制器、比例电磁铁控制器、自复位式位移传感器、S型拉压力传感器等供电。

本发明未详尽之处，均可参见现有技术。

本发明的有益效果为：

(1)本发明操作简单方便，当比例电磁铁位置固定后，只需要通过步进电机控制电磁铁推杆X轴方向的位置，由上位机处理实验数据即可；

其中本发明采用闭环步进电机推动滚珠丝杠滑台模组进行位移，最高位移精度达到0.05mm，可以实现精确位置控制，提高了实验数据的可靠性，进一步降低了实验误差。

(2)本发明在固定比例电磁铁时，采用了可调装夹模块，能够高精度调节比例电磁铁的三维位置，用于方便试验台的多向位置调节与定位，进一步提高了比例电磁铁测试实验的便捷程度。

附图说明

图1为本发明用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置的整体结构示意图；

图2为本发明用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置的俯视图；

图3为本发明的可调装夹模块的结构示意图；

图4为图3的背面结构示意图；

其中，1-试验台，2-S型拉压力传感器，3-自复位式位移传感器，4-比例电磁铁，5-移动板，6-水平连接板，7-竖直连接板，8-电磁铁推杆，9-传感器安装座，10-连接挡片，11-步进电机，12-模组底座，13竖向凹形板，14-更换板，15-角铝连接件，16-横向调节腰型孔，17-X向调节腰型孔，18-竖向调节腰型孔，19-比例电磁铁安装孔，20-试验台支撑脚柱。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，如图1～4所示，包括试验台1、S型拉压力传感器2、自复位式位移传感器3、可调装夹模块、比例电磁铁4、数据采集卡和上位机；

试验台1一端设置有移动板5，另一端设置可调装夹模块，移动板5能够相对于试验台1沿X轴方向移动，可调装夹模块上安装比例电磁铁4，并能够调节比例电磁铁4在X、Y轴上的位置，如图2所示，X轴为沿试验台长度方向，Y轴方向为沿试验台宽度方向；

移动板5上固定设置有一水平连接板6，水平连接板6端部固定连接一竖直连接板7，竖直连接板7与水平连接板6的板面相互垂直，S型拉压力传感器2固定设置于竖直连接板7上，S型拉压力传感器2通过一电磁铁推杆8与比例电磁铁4相切；

竖直连接板7上在S型拉压力传感器2上方固定设置有一传感器安装座9，传感器安装座9上固定自复位式位移传感器3，电磁铁推杆8上固定设置有一连接挡片10，自复位式位移传感器3与连接挡片10相接触以获得比例电磁铁4的位移；

S型拉压力传感器2、自复位式位移传感器3和比例电磁铁4均与数据采集卡连接，数据采集卡与上位机连接。

本发明的连接挡片10应具有一定的刚度，以使传递的位移信号准确无误，如可采用刚度较大的材质，增加连接挡片的厚度，在连接挡片上增加加劲肋等。

实施例2：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，结构如实施例1所示，所不同的是，比例电磁铁4连接有比例电磁铁控制器，比例电磁铁控制器包括单片机、信号采集模块、电压供给模块和驱动电路模块，信号采集模块与S型拉压力传感器2、自复位式位移传感器3和数据采集卡均连接，用于将采集到的力信号、位移信号和比例电磁铁4的电流信号进行处理后通过数据采集卡传递至上位机，驱动电路模块与比例电磁铁4连接，单片机为驱动电路模块的驱动信号产生模块，用于向驱动电路模块输出控制信号以调节比例电磁铁两端的电压，所述电压供给模块用于提供单片机、信号采集模块和驱动电路模块的供电电压。

比例电磁铁的输出由比例电磁铁控制器进行调节，比例电磁铁控制器的功能是控制加载在比例电磁铁上的电压大小，以此来控制比例电磁铁输出的推力，比例电磁铁控制器的具体组成与原理如下：

比例电磁铁控制器包括单片机、信号采集模块、电压供给模块和驱动电路模块，电压供给模块用于提供其余模块的供电电压，实现了24V直流电压转换成为±12V、+5V电压功能，用于信号采集模块与单片机模块的供电；信号采集模块将采集到的位移信号、力信号与电流信号进行处理后传递给上位机存储，用于后续实验分析与处理；单片机模块作为驱动电路驱动信号的产生模块，向驱动电路输出PWM控制信号调节比例电磁铁两端的电压；驱动电路模块采用H桥驱动结构，通过改变进入H桥两个输入端的驱动信号(即PWM信号)，控制组成H桥的N型场效应管开关与闭合，实现H桥供给电压可控输出，具体表现为改变输入PWM信号的占空比大小，输出电压(即施加在比例电磁铁两端的电压)与H桥供给电压比例也与PWM信号占空比做相同的变化；

比例电磁铁通过导线接入比例电磁铁控制器驱动输出接口，比例电磁铁控制器外接24V直流电源作为电源，比例电磁铁控制器通过导线与数据采集卡、上位机连接，进行信号传递和程序输出，运行外设上位机程序，产生的信号通过下载信号线传递给单片机，改变单片机内部PWM发生器产生的PWM占空比，生产的PWM信号进入H桥两个输入端，控制组成H桥的N型场效应管开关与闭合，调节驱动电路输出电压，即施加在比例电磁铁两端的电压，进而改变了比例电磁铁内部电流，调节比例电磁铁磁性。

本发明中的比例电磁铁控制器由发明人结合STM32f103C8T6单片机和自行设计并焊接的信号采集模块、电压供给模块和驱动电路模块共同组装实现的，STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M内核STM32系列的32位的微控制器，主要使用了其PWM发生模块，可替换同类型以及可实现满足相同功能的更高级型号单片机；信号采集模块使用UA741CP运算放大器与电容电阻电感共同构成；电压供给模块采用金升阳的24V转±12V的电压转换模块为信号采集模块供压，型号为A2412S-2WR2，采用LM2596与电容电阻电感共同构成组成的12V转5V的电压供给电路为电流传感器供电；驱动电路模块采用IR2104STRPBF与NMOS场效应管，电容电阻共同构成H桥驱动电路，值得注意的是，电压供给模块可通过市场上售卖的可实现24转±12V，12V转5V的模块实现替换，驱动电路模块可通过市场上售卖的可实现的PWM信号调压输出模块实现替换，信号采集模块可采用研华数据采集卡等同类型采集卡替换。

实施例3：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，结构如实施例2所示，所不同的是，试验台1与移动板5之间设置有滚珠丝杠滑台模组，滚珠丝杠滑台模组连接有步进电机11，滚珠丝杠滑台模组包括模组底座12和滚珠丝杠，模组底座12固定安装在试验台1上，滚珠丝杠一端通过电机法兰片连接步进电机11，另一端与移动板5连接，用于将步进电机11的回转运动转化为移动板5的直线运动，步进电机11的转动带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠可以将回转运动转化为直线运动，进而带动移动板5做直线运动，移动板5与水平连接板6固定连接、水平连接板6与竖直连接板7固定连接，移动板5的移动带动了竖直连接板7的移动，即实现了对电磁铁推杆8的位移调节。

本实施例中的滚珠丝杠滑台模组采用现有产品欧力达GF150全密封防尘滚珠丝杆滑台模组。

实施例4：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，结构如实施例3所示，所不同的是，步进电机11为闭环步进电机，闭环步进电机通过闭环驱动器连接有单轴控制器。闭环步进电机、闭环驱动器与单轴控制器通过导线连接，单轴控制器可通过闭环驱动器控制闭环步进电机的转速、方向、精度等参数，由于滑台与步进电机精度很高，可以保证滑台的位移精确性。

闭环步进电机可选用57两相低压闭环步进电机，单轴控制器优选采用CM35D-10XK单轴控制器，闭环驱动器的功能为驱动步进电机工作，连接在步进电机的导线接口上，CM35D-10XK单轴控制器的功能为控制步进电机的转速与方向等运动功能，连接在步进电机电机的导线接口上。

实施例5：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，结构如实施例4所示，所不同的是，如图3、4所示，可调装夹模块包括竖向凹形板13和更换板14，竖向凹形板13与试验台1之间通过角铝连接件15连接，竖向凹形板13上与角铝连接件15连接处设置有横向调节腰型孔16，角铝连接件15的一个直角边通过内六角圆柱螺栓安装在横向调节腰型孔16内；试验台1上均匀设置有若干X向调节腰型孔17，角铝连接件15的另一个直角边通过内六角圆柱螺栓安装在试验台1的X向调节腰型孔17内；

竖向凹形板13上设置有多列竖向调节腰型孔18，更换板14通过内六角圆柱螺栓安装在竖向凹形板13的多列竖向调节腰型孔18上；

所述更换板中部设置有比例电磁铁安装孔19，比例电磁铁4安装在比例电磁铁安装孔19内。

本实施例中，试验台1上均匀设置有平行的4条X向调节腰型孔17，对应的，横向调节腰型孔16的数量为4条，角铝连接件15的数量为4个；

竖向调节腰型孔18的数量为4列。

比例电磁铁4安装在可调装夹模块上，可调装夹模块的竖向凹形板13上开有横向调节腰型孔16和竖向调节腰型孔18，并且，试验台1上开有X向调节腰型孔17，通过腰型孔的位置调节功能就可以实现对比例电磁铁的位置调节，通过调节比例电磁铁4的X向(X轴方向)、横向(Y轴方向)与竖向位置，就可以与电磁铁推杆8进行精确对接，电磁铁推杆8固定在S型拉压力传感器2上，S型拉压力传感器2能够与滚珠丝杠滑台模组共同运动，通过步进电机11带动滚珠丝杠滑台模组的移动，即可调节电磁铁推杆8的位置，来自比例电磁铁的力信号通过电磁铁推杆传递到S型拉压力传感器中，比例电磁铁的位移信号通过、电磁铁推杆和连接挡片即可同时传递至自复位式位移传感器上。

实施例6：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，结构如实施例5所示，所不同的是，S型拉压力传感器2与比例电磁铁控制器的信号采集模块之间连接有单通道模拟量变送器，单通道模拟量变送器的功能为放大传感器模拟量信号，连接在传感器的导线接口上，经过单通道模拟量变送器的信号，被放大处理后再传输给信息采集模块中。

比例电磁铁4通过电磁铁推杆8传递的位移信号和力信号分别由复位式位移传感器3和S型拉压力传感器2进行测量，由于力信号由力传感器转化成电压模拟量信号时数值太小，所以在力传感器与信号采集模块之间，以及位移信号与信号采集模块之间，均连接单通道模拟量变送器，通过模拟量变送器将S型拉压力传感器输出的电压模拟量信号进行放大，然后再通过数据采集卡采集放大后的力信号；

自复位式位移传感器的输出信号足够大，可以不需要单通道模拟量变送器进行信号放大。

实施例7：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，结构如实施例6所示，所不同的是，移动板5与水平连接板6之间通过内六角螺栓固定连接，水平连接板6与竖直连接板7之间为螺栓连接，为了提高试验台安装精度与可调节性，所有连接处都采用螺栓连接。。

实施例8：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置，结构如实施例7所示，所不同的是，试验台1底部设置有试验台支撑脚柱20。

实施例9：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置的测量方法，包括：

(1)将电磁铁推杆8左端安装于S型拉压力传感器2的螺纹孔接口中，此时，自复位式位移传感器3与连接挡片10刚好相接触；

(2)将比例电磁铁4安装在比例电磁铁安装孔19中，通过可调装夹模块调节比例电磁铁4的在X轴、Y轴和竖直方向的位置，使得比例电磁铁4的输出轴与电磁铁推杆8的轴相对齐(即位移同一轴线上，手工调节，可以略有出入，不影响力的传递即可)，调节后，比例电磁铁4位置不再移动；

(3)通过滚珠丝杠滑台模组调节移动板5在X轴方向上移动，进而带动电磁铁推杆8在X轴方向上移动，使得电磁铁推杆8与比例电磁铁4的输出轴相切，即电磁铁推杆8与比例电磁铁4的输出轴相接触且轴线位于同一直线上，此时自复位式位移传感器3与连接挡片10也是相接触的；

(4)比例电磁铁控制器调节比例电磁铁4两端的电压大小，控制比例电磁铁4的输出推力，此时比例电磁铁4通过电磁铁推杆8将力传递给S型拉压力传感器2得到力信号，通过电磁铁推杆8和连接挡片10将位移传递给自复位式位移传感器3得到位移信号，力信号与位移信号分别经信号采集模块、数据采集卡传递给上位机，上位机进行位移-力特性曲线以及电流-力特性曲线的绘制。

比例电磁铁控制器的信号采集模块主要电路是由运算放大器与电阻电容组成的滤波去干扰电压跟随电路，经过处理后的位移信号与力信号通过信号线传递给数据采集卡，数据采集卡将接收的模拟信号转化为数字信号通过信号线传递给上位机进行收集，以此绘制位移-力特性曲线；进行电流-力特性实验所需要的电流信号由安装在比例电磁铁控制器驱动电路中的霍尔电流传感器采集获得，霍尔电流传感器产生电流模拟信号，通过信号线传递给数据采集卡，数据采集卡将接收的模拟信号转化为数字信号通过信号线传递给上位机进行收集，以此绘制电流-力特性曲线。

实施例10：

一种用于测量比例电磁铁输出特性的测量装置的测量方法，如实施例9所示，所不同的是，步骤(2)中，通过可调装夹模块能够实现比例电磁铁4的三维位置调节，具体为：

通过X向调节腰型孔17能够调节比例电磁铁4在X轴方向上的位移，通过竖向凹形板的横向调节腰型孔16能够调节比例电磁铁4在Y轴方向上的位移，通过竖向凹形板的竖向调节腰型孔18，能够调节比例电磁铁4在竖直方向上的位移。

竖向调节腰型孔18、横向调节腰型孔16与X向调节腰型孔17都属于腰型孔结构，内六角螺栓在腰型孔中的固定位置可以任意调节改变，因此可以通过腰型孔与内六角螺栓的配合变更相对位移，所以可以改变可调装夹模块的相对位置。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。