振動(dòng)臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種振動(dòng)裝置，具體地說，涉及一種振動(dòng)臺。
【背景技術(shù)】
[0002] 在模擬產(chǎn)品實(shí)際工況考核和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)中，常需要振動(dòng)臺作為校準(zhǔn)或振動(dòng)試驗(yàn) 的振源。比如在一些振動(dòng)試驗(yàn)中，需要使用振動(dòng)臺產(chǎn)生指定的振動(dòng)信號，如地震波信號，以 確定試驗(yàn)對象在該激勵(lì)下的響應(yīng)，進(jìn)而確定試驗(yàn)對象的參數(shù)。振動(dòng)臺也常應(yīng)用于儀器校準(zhǔn)， 比如，在拾振器校準(zhǔn)時(shí)，振動(dòng)臺產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)信號輸入給拾振器的傳感器，通過測量傳感器 的輸入與輸出，得到傳感器的參數(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，很多振動(dòng)試驗(yàn)需要頻率較低的振動(dòng)激 勵(lì)信號，目前的振動(dòng)臺在產(chǎn)生低頻振動(dòng)信號時(shí)存在以下問題：
[0003] 1.低頻標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺和試驗(yàn)振動(dòng)臺通常體積重量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不具備便攜式的 特點(diǎn)；
[0004] 2.當(dāng)振動(dòng)臺工作在低頻段時(shí)，由于彈性元件的非線性，低頻運(yùn)動(dòng)信號的質(zhì)量非常 差，一般5Hz時(shí)，振動(dòng)臺加速度運(yùn)動(dòng)信號的失真度會(huì)達(dá)到10%，頻率更低時(shí)，加速度信號失 真度會(huì)超過30%甚至更大；
[0005] 3.彈性元件是限制振動(dòng)臺運(yùn)動(dòng)行程的因素之一，而一定的運(yùn)動(dòng)行程對于低頻振動(dòng) 臺比較重要，因?yàn)榇筮\(yùn)動(dòng)行程意味著較高的信噪比。目前振動(dòng)臺中常用的如蝶型彈簧、網(wǎng)狀 彈簧、板簧、U型簧、懸掛簧片等、其運(yùn)動(dòng)行程一般都不大，要增加運(yùn)動(dòng)行程只能靠增加彈性 元件體積或優(yōu)化彈性元件參數(shù)，技術(shù)困難且效果有限；
[0006] 4.彈性元件的存在，會(huì)增加振動(dòng)臺制造工藝的復(fù)雜程度，某些彈性元件的局部共 振還會(huì)造成振動(dòng)臺在某個(gè)頻率點(diǎn)或某個(gè)頻率段的運(yùn)動(dòng)信號質(zhì)量急劇下降。
[0007] 針對相關(guān)技術(shù)中，振動(dòng)臺中的彈性元件所導(dǎo)致的非線性失真、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)生局部 共振等問題，還未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種振動(dòng)臺，以至少解決相關(guān)技術(shù)中振動(dòng)臺中的彈性元件所導(dǎo)致的 非線性失真、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)生局部共振等問題。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種振動(dòng)臺，包括激振器、基座、靜導(dǎo)軌、動(dòng)導(dǎo)軌、 臺面、位移計(jì)、速度計(jì)、控制電路；其中，所述激振器安裝于所述基座的一端，所述激振器上 設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)所述激振器振動(dòng)的電壓信號輸入端口；所述靜導(dǎo)軌安裝于所述基座上，用 于支撐所述動(dòng)導(dǎo)軌；所述動(dòng)導(dǎo)軌套裝在所述靜導(dǎo)軌上，所述動(dòng)導(dǎo)軌的一端與所述激振器連 接；所述臺面位于所述動(dòng)導(dǎo)軌之上，用于安裝固定實(shí)驗(yàn)對象；所述速度計(jì)安裝在所述基座 上，用于檢測所述動(dòng)導(dǎo)軌的移動(dòng)速度，并將速度計(jì)電壓輸出信號反饋至所述控制電路的相 對速度計(jì)反饋信號輸入端口；所述位移計(jì)安裝在所述基座上，用于檢測所述動(dòng)導(dǎo)軌的位移， 并將位移計(jì)電壓輸出信號反饋至所述控制電路的位移計(jì)反饋信號輸入端口。
[0010] 可選地，所述控制電路包括：第一放大器、第二放大器、第一減法器、第二減法器、 功率放大器；所述速度計(jì)電壓輸出信號經(jīng)過所述第一放大器放大后與信號源電壓輸出信 號共同輸入至所述第一減法器，所述第一減法器的輸出信號與經(jīng)過所述第二放大器放大后 的所述位移計(jì)電壓輸出信號共同輸入至所述第二減法器，所述第二減法器的輸出信號輸入 至所述功率放大器，所述功率放大器的輸出信號輸入至所述激振器的所述電壓信號輸入端 □〇
[0011] 可選地，所述激振器包括：底座、永磁體、內(nèi)磁極、外磁極、外套、線圈架、漆包線； 通過所述控制電路控制所述激振器的電壓信號來控制所述激振器的振動(dòng)。
[0012] 可選地，在所述動(dòng)導(dǎo)軌和所述靜導(dǎo)軌之間通以空氣，形成空氣氣模，所述動(dòng)導(dǎo)軌依 靠所述空氣氣膜懸浮。
[0013] 可選地，所述永磁體使用鋁鎳鈷材料。
[0014] 可選地，所述線圈架使用玻璃鋼材料。
[0015] 可選地，所述位移計(jì)具有位移計(jì)定位環(huán)，所述位移計(jì)定位環(huán)套于所述位移計(jì)的外 圍，所述位移計(jì)定位環(huán)與所述動(dòng)導(dǎo)軌連接。
[0016] 可選地，所述激振器的所述線圈架上具有連接桿螺紋孔，所述線圈架通過安裝在 所述連接桿螺紋孔中的連接桿與所述動(dòng)導(dǎo)軌連接。
[0017] 可選地，所述位移計(jì)和所述速度計(jì)具有外罩板。
[0018] 可選地，通過調(diào)整所述第一放大器和/或所述第二放大器的放大倍數(shù)，調(diào)整所述 振動(dòng)臺等效剛度的大小。
[0019] 通過本發(fā)明，采用振動(dòng)臺，包括激振器、基座、靜導(dǎo)軌、動(dòng)導(dǎo)軌、臺面、位移計(jì)、速度 計(jì)、控制電路；其中，激振器安裝于基座的一端，激振器上設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)激振器振動(dòng)的電 壓信號輸入端口；靜導(dǎo)軌安裝于基座上，用于支撐動(dòng)導(dǎo)軌；動(dòng)導(dǎo)軌套裝在該靜導(dǎo)軌的外圍， 動(dòng)導(dǎo)軌的一端與該激振器連接；臺面位于該動(dòng)導(dǎo)軌之上，用于安裝固定實(shí)驗(yàn)對象；速度計(jì) 安裝在該基座上，用于檢測動(dòng)導(dǎo)軌的移動(dòng)速度，并將速度計(jì)電壓輸出信號反饋至控制電路 的相對速度計(jì)反饋信號輸入端口；位移計(jì)安裝在該基座上，用于檢測該動(dòng)導(dǎo)軌的位移，并將 位移計(jì)電壓輸出信號反饋至控制電路的位移計(jì)反饋信號輸入端口。解決了相關(guān)技術(shù)中振動(dòng) 臺中的彈性元件所導(dǎo)致的非線性失真、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)生局部共振等問題。
【附圖說明】
[0020] 通過結(jié)合下面附圖對其實(shí)施例進(jìn)行描述，本發(fā)明的上述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得 更加清楚和容易理解。
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)臺整體結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的激振器剖面圖；
[0023] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振動(dòng)臺系統(tǒng)信號流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將參考附圖來描述本發(fā)明所述的振動(dòng)臺的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可 以認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對所 描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求 的保護(hù)范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部 分。
[0025] 如圖1所示的振動(dòng)臺，主要部件包括激振器1、基座2、靜導(dǎo)軌6、動(dòng)導(dǎo)軌5、臺面4、 位移計(jì)8、速度計(jì)7 ;其中，該激振器1通過激振器安裝立板12、激振器安裝底板13安裝于該 基座2的一端，該激振器1上設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)該激振器1振動(dòng)的電壓信號輸入端口 14 ;該靜 導(dǎo)軌6安裝于該基座2上，用于支撐該動(dòng)導(dǎo)軌5 ;該動(dòng)導(dǎo)軌5套裝在該靜導(dǎo)軌6上，該動(dòng)導(dǎo) 軌5的一端與該激振器1通過連接桿3連接，且隨激振器1的振動(dòng)在靜導(dǎo)軌6上往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 動(dòng)導(dǎo)軌5和靜導(dǎo)軌6共同構(gòu)成了振動(dòng)臺的支撐定向部分；該臺面4固定在該動(dòng)導(dǎo)軌5之上， 用于安裝固定實(shí)驗(yàn)對象；該速度計(jì)7安裝在該基座2上，用于檢測該動(dòng)導(dǎo)軌5的移動(dòng)速度， 并將速度計(jì)電壓輸出信號反饋至控制電路的相對速度計(jì)反饋信號輸入端口；該位移計(jì)8安 裝在該基座2上，用于檢測該動(dòng)導(dǎo)軌5的位移，并將位移計(jì)電壓輸出信號反饋至控制電路的 位移計(jì)反饋信號輸入端口。
[0026] 通過上述振動(dòng)臺，將位移計(jì)電壓輸出信號和速度計(jì)電壓輸出信號反饋至該控制電 路的反饋信號輸入端口，從而推動(dòng)振動(dòng)臺運(yùn)動(dòng)，不再使用彈性元件，解決了相關(guān)技術(shù)中振動(dòng) 臺中的彈性元件所導(dǎo)致的非線性失真、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)生局部共振等問題。
[0027] 上述振動(dòng)臺涉及到將位移計(jì)電壓輸出信號和速度計(jì)電壓輸出信號反饋至該控制 電路的反饋信號輸入端口，在一個(gè)可選實(shí)施例中，控制電路包括：第一放大器、第二放大器、 第一減法器、第二減法器、功率放大器。如圖3所示，速度計(jì)電壓輸出信號經(jīng)過第一放大器 放大后與信號源電壓輸出信號共同輸入至第一減法器，第一減法器的輸出信號與經(jīng)過第二 放大器放大后的位移計(jì)電壓輸出信號共同輸入至第二減法器，第二減法器的輸出信號輸入 至功率放大器，該功率放大器的輸出信號輸入至該激振器的該電壓信號輸入端口 14。從而 可以更好的通過處理之后的電壓信號推動(dòng)振動(dòng)臺的運(yùn)動(dòng)。
[0028] 下面結(jié)合以下公式來進(jìn)一步闡述該振動(dòng)臺的原理及優(yōu)點(diǎn)。
[0029] -般振動(dòng)臺系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：
[0031] 本可選實(shí)施例中，振動(dòng)臺的傳遞函數(shù)表達(dá)式為：
[0033] 式⑴和式⑵中各參數(shù)的意義如下：
[0034]X一一振動(dòng)臺可動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)位移；
[0035] e--信號源電壓輸出信號；
[0036] G一一激振器機(jī)電耦合系數(shù)，磁場強(qiáng)度與漆包線繞線長度的乘積；
[0037] m一一振動(dòng)臺可動(dòng)部分質(zhì)量；
[0038]L 激振器線圈等效電感；
[0039]R一一激振器線圈歐姆電阻；
[0040] K--放大器放大倍數(shù)；
[0041 ]k--彈性兀件剛度；
[0042] Sx--位移計(jì)靈敏度；
[0043] s一一拉普拉斯算子。
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