本技术温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法属于基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制领域，涉及一种在温度大范围变化情况下，叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性的测试方法。
该方法利用测试机构安装光纤位移传感器，压力传感器与叠堆式压电陶瓷作动器构成整个试验测试装置，再将测试装置与测控系统、电脑相连接组成整个测试系统。
利用测试装置对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得数据，通过位移传感器与压电陶瓷本身的输出应变进行对比，以获取其压力和位移等信息，将测试装置放入高低温环境试验箱，完成在大范围温度变化条件下对压电陶瓷作动器的输出特性的测试。
测试方法准确，方便，可行性高。
技术要求1.一种温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法，该方法在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置，再将测试装置与测控系统、电脑相连接组成整个实验系统；利用试验装置对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得数据，再通过光纤位移传感器连接到电脑与压电陶瓷本身的输出应变进行对比以获取其压力和位移等信息；将试验装置放入高低温环境试验箱，即可完成在大范围温度变化条件下对压电陶瓷作动器的输出特性的测试，该方法的具体步骤如下：第一步：在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置测试试验机构由基座(5)、U型板(2)、垫片(3)和T形底座(10)构成，所述基座(5)由圆形底盘(51)和L型支架(52)组成，其中，L型支架(52)由半弧形结构(521)和凸出半圆环形结构(522)构成，基座(5)的圆形底盘(51)上加工有若干均布的螺纹孔，用于连接压力传感器(6)；先将T形底座(10)安装到压力传感器(6)的中心孔中，再将基座(5)穿过T形底座(10)安装到压力传感器(6)上；把叠堆式压电陶瓷作动器(4)贴合L型支架(5)的半弧形结构(521)安装到T形底座(10)上面；再将垫片(3)安装到叠堆式压电陶瓷作动器(4)的顶部，垫片(3)下端具有圆形凹槽(32)，凹槽尺寸为压电陶瓷的直径，垫片(3)上端为凸圆球面(31)；U型板(2)放置在垫片(3)上，U型板(2)上加工有通孔，螺栓通过通孔将U型板(2)和L型支架(52)连接起来，对叠堆式压电陶瓷作动器(4)施加预紧力；再将光纤位移传感器(1)安装到凸出半圆环形结构(522)的圆孔中，用U型板(2)定位夹紧；最后，用螺栓将基座(5)的圆形底盘(51)固定安装到压力传感器(6)上构成整个实验测试装置；然后将实验测试装置与测控系统(7)相连接，再与电脑(8)连接起来，整个实验测试系统安装完毕；第二步：根据实验的设计要求调节安装在U型板(2)和基座(5)的L型支架(52)螺栓，使其压力值达到预想预紧力；第三步：将整个试验装置放入到高低温环境箱(9)内，制造温度变化环境；然后操作整个测控系统(7)进行预先设计的实验，得到输出数据，包括光纤位移传感器(1)测量的位移值；压力传感器(6)测量的压力值；通过粘贴在叠堆式压电陶瓷作动器(4)表面的应变片获取其应变值以及高低温环境试验箱(9)测量的温度值；第四步：通过电脑(8)进行数据采集，信号调理，以及数据处理得出叠堆式压电陶瓷(4)的输出位移值以及其所受的压力值和叠堆式压电陶瓷(4)的上的应变片测得的应变值；综上通过整个测试系统得出实验数据，并进行相应的记录和保存；通过实验及以下公式得到相应的数据，位移传感器的模拟输出为0-5v电压,根据公式(1)得到其输出位移值：其中，ΔL表示位移传感器的位移值，S为灵敏度，由位移传感器的供销商提供的校准曲线给出了近端和远端线性范围内的灵敏度值得出，ΔU由实验得出，经过数据处理得到最终的电压变化；叠堆式压电陶瓷的位移值由公式(2)给出：ΔL＝ε×L (2)其中，ΔL表示叠堆式压电陶瓷的位移值，ε代表叠堆式压电陶瓷的轴向相对变形，L为压电陶瓷的长度；根据上述两个公式求得的位移值ΔL，取两者均值作为实验最终数据结果，对于大范围变化的温度环境，可直接由高低温环境箱的示数获得。
技术说明书温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法技术领域本技术属于基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制领域，涉及一种适用于在温度大范围变化情况下，叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性的测试方法。
背景技术风洞模型试验旨在模拟复杂飞行状态，以获取飞行器的空气动力特性等，从而为其气动性能评估、系统操纵及设计等提供数据支撑。
然而，风洞模拟试验中跨声速风洞模型采用支杆尾撑的方式固定，飞行器模型在大攻角试验状态时由于气流分离会出现低频大幅振动，不但影响试验数据质量，严重情况下会发生支杆断裂，风洞易遭受破坏。
因此，必须进行风洞模型振动控制，确保风洞试验的顺利及安全的进行。
目前基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制最为有效。
叠堆式压电陶瓷可完成快速可靠高频响应，但叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性会受到风洞大范围变化温度的影响，低温风洞中影响更为严重。
未考虑叠堆式压电陶瓷受温度影响输出特性的振动主动控制方法会威胁风洞振动主动控制系统的稳定性和风洞试验的安全性。
因此，必须对温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷的输出特性进行测试，为基于压电陶瓷作动器的风洞模型振动主动控制方法提供依据。
目前，对于叠堆式压电陶瓷的输出特性的测试：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所的刘宇刚，李占京等人研究的“一种压电陶瓷片同步测量装置”专利号为CN201820577952.3，其装置提供一种能够实现压电陶瓷片位移与力同步测量的方法，其中位移传感器为若干个，环绕被测压电陶瓷片设置，可以提高测量精度，但没有考虑被测压电陶瓷片与位移传感器之间存在位移差，影响压电陶瓷驱动器的微米级的位移变化的准确性，故不能应用于工程和测试系统。
技术内容本技术要解决的难题是根据现有技术的缺陷以及压电陶瓷作动器对于风洞支杆振动主动控制领域的主导作用，针对微米级位移变化的压电陶瓷以及实验中温度变化对其输出特性的影响，缺少对于叠堆式压电陶瓷受大范围温度影响条件下的输出特性的探究及装置等问题，技术了一种在温度大范围变化情况下，叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性的测试方法。
该方法利用测试机构与叠堆式压电陶瓷作动器，光纤位移传感器，压力传感器以及高低温环境箱等共同构成一个针对压电陶瓷作动器输出特性的测试试验系统。
光纤位移传感器采用非接触式测量方法，不会对被测物体表面有接触影响，且测量精度高达3纳米，工作温度范围在-150℃至+850℃符合实验设计条件，利用光纤位移传感器测试压电陶瓷的输出位移值，作为对照选择安装在压电陶瓷表面的应变片共同测试其应变，用以保证实验数据的准确性和可靠性。
利用测试试验机构对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得其数据，温度变化环境采用高低温环境箱，以上选取设备仪器方便放入环境箱内，设备在实验设计温度环境下安全，高低温环境箱操作简便，控温精度高。
此方法可针对大范围温度变化条件下准确测试压电陶瓷的输出位移特性，由于风洞支杆振动控制系统的试验一般会在复杂环境条件下，实验环境温度多变；且对于高低温风洞条件下的模型试验研究热度日益增加，所以针对复杂环境温度影响条件下的叠堆式压电陶瓷作动器的输出特性研究就十分重要，本实验测试系统测试方法简单，操作方便，精度等级高，试验数据可靠。
本技术采用的技术方案是一种温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法，该方法在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置，再将测试装置与测控系统、电脑相连接组成整个实验系统；利用试验测试装置对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得数据，再通过光纤位移传感器连接到电脑与压电陶瓷本身的输出应变进行对比，以获取其压力和位移等信息，将试验装置放入高低温环境试验箱，即可完成在大范围温度变化条件下对压电陶瓷作动器的输出特性的测试；该方法的具体步骤如下：第一步：在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置测试试验机构由基座5、U型板2、垫片3和T形底座10构成，所述基座5由圆形底盘51和L型支架52组成，其中，L型支架52由半弧形结构521和凸出半圆环形结构522构成，基座5的圆形底盘51上加工有若干均布的螺纹孔，用于连接压力传感器6；先将T形底座10安装到压力传感器6的中心孔中，再将基座5穿过T形底座10安装到压力传感器6上；把叠堆式压电陶瓷作动器4贴合L型支架5的半弧形结构521安装到T形底座10上面，再将垫片3安装到叠堆式压电陶瓷作动器4的顶部，垫片3下端具有圆形凹槽32，凹槽尺寸为压电陶瓷的直径，垫片3上端为凸圆球面31；U型板2放置在垫片3上，U型板2上加工有通孔，螺栓通过通孔将U型板2和L型支架52连接起来，对叠堆式压电陶瓷作动器4施加预紧力；再将光纤位移传感器1安装到凸出半圆环形结构522的圆孔中，用U型板2定位夹紧；最后，用螺栓将基座5的圆形底盘51固定安装到压力传感器6上构成整个实验测试装置；然后将实验测试机构装置与测控系统7相连接，再与电脑8连接起来，整个实验系统安装完毕；第二步：根据实验的设计要求调节安装在U型板2和基座5的L型支架52螺栓，使其压力值达到预想预紧力；第三步：将整个试验装置放入到高低温环境箱9内，制造温度变化环境，然后操作整个测控系统7进行预先设计的实验，得到输出数据，包括光纤位移传感器1测量的位移值；压力传感器6测量的压力值；通过粘贴在叠堆式压电陶瓷作动器表面的应变片获取其应变值以及高低温环境试验箱9测量的温度值；第四步：通过电脑8进行数据采集，信号调理，以及数据处理可以得出叠堆式压电陶瓷4的输出位移值以及其所受的压力值和叠堆式压电陶瓷4的上的应变片测得的应变值。
综上，通过整个测试系统得出实验数据，并进行相应记录和保存。
通过实验及以下公式得到相应的数据，光纤位移传感器的模拟输出为0-5v电压,根据公式(1)得到其输出位移值：其中，ΔL表示位移传感器的位移值，S为灵敏度，由光纤位移传感器的供销商提供的校准曲线给出了近端和远端线性范围内的灵敏度值得出，ΔU由实验得出，经过数据处理得到最终的电压变化；叠堆式压电陶瓷的位移值由公式(2)给出：ΔL＝ε×L (2)其中，ΔL表示叠堆式压电陶瓷的位移值，ε代表叠堆式压电陶瓷的轴向相对变形，L为压电陶瓷的长度；根据上述两个公式求得的位移值ΔL，取两者均值作为实验最终数据结果，对于大范围变化的温度环境，可直接由高低温环境箱的示数获得。
本技术的有益效果是基座与压力传感器连接，可实时监测预紧力；光纤位移传感器在探头和被测设备距离为0-5mm时测量精度最高，根据压电陶瓷的长度尺寸以及光纤位移传感器的探头长度设计基座的L型支架，垫片3下端具有圆形凹槽32，凹槽尺寸为压电陶瓷的直径，使得压电陶瓷与垫片安装稳固，防止其由于施加预紧力而造成垫片滑动，影响实验数据的准确性。