CN101342528B - 一种电磁振动台 - Google Patents

Abstract

一种电磁振动台，包括台体，台体包括第一磁体、第一过渡块、中心导磁柱、第二过渡块、第二磁体，中心导磁柱上套设有动圈；还包括运动台和两条框状气浮导轨，运动台可滑动地设于气浮导轨内；还包括驱动电机、与之连接的丝杆，丝杆与一拖板连接，引线及气管均与拖板连接；气浮导轨上还安装有光栅尺，运动台上还设有与光栅尺相对的光栅读数头及与光栅读数头连接的通信块，通信块与一控制器连接，驱动电机与控制器信号连接。本发明提供了一种具有完整外围设备的电磁振动台，通过控制器控制电机驱动丝杆牵引拖板跟随运动台同步运动，使进气管及接电引线的附加力不影响振动台大行程及低频波形的失真度。

Description

一种电磁振动台

(一)技术领域

本发明涉及一种电磁振动台。

(二)背景技术

在动态测量中，由于传感器晶体片的老化，而传感器的精度直接影响被测参数的准确性，所以定期对振动传感器进行灵敏度、非线性、频响等技术参数进行校准是测量精度的根本保证。振动台是振动传感器校准设备的主要组成部分，目前电磁振动台较为常用且在这方面技术也较为成熟。电磁振动自从诞生以来到现在约有百年的历史，其组成分一直没有很大的变化，磁路的结构由安装在软铁导磁体中的单一永磁体或励磁体以及中心磁极和气息组成，气隙中的通电线圈受到电磁力产生运动，电磁力的大小和气隙中慈感应强度的大小成正比。随着地震学的发展，超低频传感器和地震计的出现，需要可测量最大频率范围可跨5个数量级、运动的幅度变化范围可达10⁹，获得覆盖上述范围的宽频带大动态范围的运动信息，一直是振动台标定技术追求的目标。但大部分用于标定的振动台其行程较小，国内目前现有的电磁标准振动台最大振动形成只有120mm，国外最多也只能作到300mm，覆盖的带宽也较小。对大行程的电磁振动台要求具有较长的磁隙长度，采用传统的电磁振动台的磁路结构，则磁感应强度随着行程的增长回减小，同时磁感应强度的不均匀度会增大，进而使振动台输出电磁力减小，波形易发生失真。

针对上述情况，申请号为200710069095.2的中国发明专利公开了一种大行程电磁振动台的双磁路结构，利用双磁路结构，在保持同样磁感应强度及均匀性的条件下，气隙长度及覆盖的带宽大大增加；同时双磁路结构使得磁路系统的漏磁降低，磁体利用率提高；双磁路结构磁场均匀，可使振动台输出波形的失真度得到极大的改善。

该发明专利申请所提供的双磁路结构是电磁振动台的中心部件，但是该中心部件需要其他的外围设备来配合组成完整的电磁振动台。

(三)发明内容

为了与大行程电磁振动台的双磁路结构相配合，本发明提供一种具有完整外围设备的电磁振动台。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种电磁振动台，包括台体，所述的台体包括同轴线依次相连的第一磁体、第一过渡块、中心导磁柱、第二过渡块、第二磁体，所述的第一磁体和第二磁体分别固定在端壳中且第一磁体和第二磁体以同极磁极相对，所述的中心导磁柱外同轴套有外导磁筒，所述外导磁筒的两端分别与所述的端壳紧固，所述的中心导磁柱与所述的外导磁筒之间为气隙，所述的中心导磁柱上还可滑动地套设有位于所述气隙内的动圈；

所述的动圈包括套在所述中心导磁柱上的筒状的动圈框架，所述的动圈框架上绕设有线圈，所述的线圈连接接电引线；该动圈框架侧面的中央还设有两块相对的耳板；

所述的端壳及外导磁筒侧面的中央均开设有剖缝，所述的耳板从所述的剖缝中伸出，所述的接电引线亦从所述的剖缝中引出；

还包括运动台，所述的运动台从所述外导磁筒的一侧延伸至另一侧，所述动圈的耳板与所述运动台的内侧固接，该运动台内设有气路，所述的气路与进气管连接；

还包括两条框状气浮导轨，所述运动台的两侧设有凸肩，所述的凸肩可滑动地设于所述的气浮导轨内，所述的运动台内的气路与所述气浮导轨的内部相通以使气路通气时气浮导轨与凸肩之间产生气膜；

还包括驱动电机、与所述驱动电机的输出轴连接的丝杆，所述的丝杆与一拖板连接，该拖板可滑动地设于一滑板上，该滑板与所述的气浮导轨平行，所述的拖板上设有进气插头，所述的进气插头与所述的进气管连接，所述进气管及所述第一线圈、第二线圈的接电引线均与所述的拖板连接；

所述的气浮导轨上还安装有光栅尺，所述的运动台上还设有与所述的光栅尺相对的光栅读数头及与光栅读数头连接的通信块，所述的通信块与一控制器连接，所述的驱动电机与所述的控制器信号连接；

还包括底座，所述的台体、气浮导轨、驱动电机、滑板均匀安装于所述的底座上。

进一步，所述的中心导磁柱与所述的外导磁筒之间的气隙为不等间隙气隙，该气隙的厚度从两端至中央逐渐缩小。

进一步，所述的线圈包括第一线圈和第二线圈，所述的第一线圈和第二线圈关于所述动圈框架的横向中心轴对称。

进一步，所述运动台关于外导磁筒的轴向中心线对称。

进一步，所述气路的末端设有节流嘴，所述的气路与通过所述的节流嘴与所述导轨的内部连通。

进一步，所述的气管及接电引线集中在一集线块上，所述的集线块安装于所述的拖板上。

进一步，所述的光栅尺安装在光栅安装块上，所述的光栅安装块安装在气浮导轨上。

进一步，还包括安装在所述的拖板上的压力表和减压阀，所述的减压阀与所述的进气插头连接，所述的压力表与所述的进气管连接。

进一步，所述的运动台上开设有非与所述的气路连通的减重孔洞。

进一步，所述的驱动电机、丝杆、拖板、光栅尺、光栅读数头、通信块均位于保护罩内，所述的保护罩安装于所述的底座上。

本发明在使用时，当动圈的线圈通有正弦交流信号时，动圈在磁场中受到洛沦兹力的作用而运动从而带动运动台运动。动圈平衡位置及实时位置反馈控制是通过光栅尺及光栅读数头的配合来完成的：当运动台运动时带动光栅读数头运动，通过光栅读数头记录光栅尺的条纹判断运动台的位置，并通过通信块将位置信息反馈到控制器中，通过控制器控制电机驱动丝杆牵引拖板跟随运动台同步运动，使进气管及接电引线的附加力不影响振动台大行程及低频波形的失真度。

本发明基于双磁路结构的台体，采用同极磁极相对，两块磁体分别形成两个磁路，由于双磁体互补作用，使得气隙中产生了较大且较均匀的磁感应强度，可在0.003～200Hz频率范围内实现1000mm的宽频带超长行程振幅，特别是采用不等间隙气隙时，更能确保整个气隙长度上磁场强度均匀，使电磁振动台输出波形的失真度得到极大改善。动圈上设有第一线圈、第二线圈两个绕组时，可灵活地将第一线圈和第二线圈串联或并联使用。本发明提供了与该双磁路结构台体相匹配的外围设备，组成完整的电磁振动台。

(四)附图说明

图1是台体的剖视图。

图2是动圈的主视图。

图3是动圈的横截面图。

图4是运动台与动圈结合的横截面图。

图5是运动台与气浮导轨结合的横截面图。

图6是丝杆驱动部分的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参照图1～图6，一种电磁振动台，包括台体，所述的台体包括同轴线依次相连的第一磁体1、第一过渡块2、中心导磁柱3、第二过渡块4、第二磁体5，所述的第一磁体1和第二磁体5分别通过非导磁螺栓6固定在端壳7中，且第一磁体1和第二磁体5以同极磁极相对，所述的中心导磁柱3外同轴套有外导磁筒8，所述外导磁筒8的两端分别与所述的端壳7紧固，所述的中心导磁柱3与所述的外导磁筒8之间为气隙，为了进一步保证气隙内磁场强度的均匀性，所述的气隙为不等间隙气隙，该气隙的厚度从两端至中央逐渐缩小。所述的中心导磁柱3上还可滑动地套设有位于所述气隙内的动圈。

所述的动圈包括套在所述中心导磁柱3上的筒状的动圈框架9，所述的动圈框架9上绕设有第一线圈10和第二线圈11两组绕组，所述的第一线圈10和第二线圈11关于所述动圈框架9的横向中心轴对称，可灵活地将第一线圈10和第二线圈11串联或并联使用。第一线圈10和第二线圈11均连接接电引线。所述的该动圈框架9侧面的中央还设有两块相对的耳板12。

所述的端壳7及外导磁筒8侧面的中央均开设有剖缝，所述的耳板12从所述的剖缝中伸出，所述的接电引线亦从所述的剖缝中引出。

还包括运动台13，所述的运动台13从所述外导磁筒8的一侧延伸至另一侧，该运动台13关于外导磁筒8的轴向中心线对称。所述动圈的耳板12与所述运动台13的内侧通过螺钉固接，该运动台13内设有气路，所述的气路与进气管连接。为了减轻运动台的重量，运动台13上还开设有非与所述的气路连通的减重孔洞14。

还包括两条框状气浮导轨15，所述运动台13的两侧设有凸肩16，所述的凸肩16可滑动地设于所述的气浮导轨15内，所述的运动台13内的气路与所述气浮导轨15的内部相通以使气路通气时气浮导轨15与凸肩16之间产生气膜。在本实施例中，所述气路的末端设有节流嘴17，所述的气路与通过所述的节流嘴17与所述的导轨内部连通，通过节流嘴17可产生更高的气压产生更平稳的气膜。

还包括驱动电机、与所述驱动电机的输出轴连接的丝杆18，所述的丝杆18与一拖板19连接，该拖板19可滑动地设于一滑板20上，该滑板20与所述的气浮导轨15平行，所述的拖板19上设有进气插头28，所述的进气插头28与所述的进气管连接，所述进气管及所述第一线圈、第二线圈的接电引线均与所述的拖板19连接：气管及接电引线集中在一集线块21上，该集线块21安装于所述的拖板19上。

还包括安装在所述的拖板19上的压力表22和减压阀23，所述的减压阀23与所述的进气插头28连接，所述的压力表22与所述的进气管连接，以适当减小进气压力，同时便于实时观测进气压力。

所述的气浮导轨15上还安装有光栅安装块，所述的光栅安装块上安装有光栅尺24，所述的运动台13上还设有与所述的光栅尺24相对的光栅读数头25及与光栅读数头25连接的通信块，所述的通信块与一控制器连接，所述的用于驱动丝杆的驱动电机与所述的控制器信号连接。

还包括底座26，所述的台体、气浮导轨15、驱动电机、滑板20均匀安装于所述的底座26上。

为了使设备得到更好的保护，所述的驱动电机、丝杆18、拖板19、光栅尺24、光栅读数头25、通信块均位于保护罩27内，所述的保护罩27安装于所述的底座26上。

本发明在使用时，当动圈的第一线圈10、第二线圈11通有正弦交流信号时，动圈在磁场中受到洛沦兹力的作用而运动从而带动运动台运动。动圈平衡位置及实时位置反馈控制是通过光栅尺24及光栅读数头25的配合来完成的：当运动台13运动时带动光栅读数头25运动，通过光栅读数头25记录光栅尺24的条纹判断运动台的位置，并通过通信块将位置信息反馈到控制器中，通过控制器控制驱动电机驱动丝杆18牵引拖板19跟随运动台13同步运动，使进气管及接电引线的附加力不影响振动台大行程及低频波形的失真度。

Claims (10)

1.一种电磁振动台，包括台体，所述的台体包括同轴线依次相连的第一磁体、第一过渡块、中心导磁柱、第二过渡块、第二磁体，所述的第一磁体和第二磁体分别固定在端壳中且第一磁体和第二磁体以同极磁极相对，所述的中心导磁柱外同轴套有外导磁筒，所述外导磁筒的两端分别与所述的端壳紧固，所述的中心导磁柱与所述的外导磁筒之间为气隙，所述的中心导磁柱上还可滑动地套设有位于所述气隙内的动圈，其特征在于：

所述的动圈包括套在所述中心导磁柱上的筒状的动圈框架，所述的动圈框架上绕设有线圈，所述的线圈连接接电引线；该动圈框架侧面的中央还设有两块相对的耳板；

所述的端壳及外导磁筒侧面的中央均开设有剖缝，所述的耳板从所述的剖缝中伸出，所述的接电引线亦从所述的剖缝中引出；

还包括运动台，所述的运动台从所述外导磁筒的一侧延伸至另一侧，所述动圈的耳板与所述运动台的内侧固接，该运动台内设有气路，所述的气路与进气管连接；

还包括两条框状气浮导轨，所述运动台的两侧设有凸肩，所述的凸肩可滑动地设于所述的气浮导轨内，所述的运动台内的气路与所述气浮导轨的内部相通以使气路通气时气浮导轨与凸肩之间产生气膜；

还包括驱动电机、与所述驱动电机的输出轴连接的丝杆，所述的丝杆与一拖板连接，该拖板可滑动地设于一滑板上，该滑板与所述的气浮导轨平行，所述的拖板上设有进气插头，所述的进气插头与所述的进气管连接，所述进气管及所述第一线圈、第二线圈的接电引线均与所述的拖板连接；

所述的气浮导轨上还安装有光栅尺，所述的运动台上还设有与所述的光栅尺相对的光栅读数头及与光栅读数头连接的通信块，所述的通信块与一控制器连接，所述的驱动电机与所述的控制器信号连接；

还包括底座，所述的台体、气浮导轨、驱动电机、滑板均匀安装于所述的底座上。

2.如权利要求1所述的电磁振动台，其特征在于：所述的中心导磁柱与所述的外导磁筒之间的气隙为不等间隙气隙，该气隙的厚度从两端至中央逐渐缩小。

3.如权利要求1或2所述的电磁振动台，其特征在于：所述的线圈包括第一线圈和第二线圈，所述的第一线圈和第二线圈关于所述动圈框架的横向中心轴对称。

4.如权利要求3所述的电磁振动台，其特征在于：所述运动台关于外导磁筒的轴向中心线对称。

5.如权利要求3所述的电磁振动台，其特征在于：所述气路的末端设有节流嘴，所述的气路与通过所述的节流嘴与所述导轨的内部连通。

6.如权利要求3所述的电磁振动台，其特征在于：所述的气管及接电引线集中在一集线块上，所述的集线块安装于所述的拖板上。

7.如权利要求3所述的电磁振动台，其特征在于：所述的光栅尺安装在光栅安装块上，所述的光栅安装块安装在气浮导轨上。

8.如权利要求3所述的电磁振动台，其特征在于：还包括安装在所述的拖板上的压力表和减压阀，所述的减压阀与所述的进气插头连接，所述的压力表与所述的进气管连接。

9.如权利要求3所述的电磁振动台，其特征在于：所述的运动台上开设有非与所述的气路连通的减重孔洞。

10.如权利要求3所述的电磁振动台，其特征在于：所述的驱动电机、丝杆、拖板、光栅尺、光栅读数头、通信块均位于保护罩内，所述的保护罩安装于所述的底座上。

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