CN102183329B - 一种大载荷宽频带功率流测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种大载荷宽频带功率流测量装置。包括上层板、中层板以及下层板；加速度传感器固化在上层板中间的安装槽内，不承受压力；力传感器的上下表面分别与上层板及下层板的表面相接触；上中下三层板用螺钉连接；加速度传感器和力传感器的导线分别由上层板和中层板上开槽引出。本发明可以同时测量通过机脚的传递力、加速度，从而得到其原点阻抗，并可用直接法更加准确的测量到机脚的功率流。由于加速度传感器固化在上层板中间的圆形安装槽内所以不受压力。力传感器使用可承受5吨以上压力的压电晶体，因此本发明可以安装与较重的机器机脚。

Description

一种大载荷宽频带功率流测量装置
技术领域
本发明涉及的是一种可以同时测量通过机器机脚的力与加速度并可与隔振器配套使用的组合传感装置。
背景技术
随着技术的发展，功率流方法及功率流作为振动的评价指标由于其自身的优越性，被越来越多的应用于工程实践中。但准确测量机脚的原点阻抗与及传递功率流一直是困扰振动研究的难题。
结构振动功率流研究从20世纪70年代起，在Fahy、Noiseaux、Pavic、White等人带动下开始逐步深入研究，从梁、板中的能量传递研究直到加肋圆柱壳体、船体结构等复杂结构都取得了大量成果。
1980年H.G.D.Goyder和R.G.White研究了机器振动隔离系统的功率流传递问题，在文献中明确给出了功率流的概念，研究了无限梁和板在力及扭矩作用下基础的点导纳公式，分析了无限梁中纵波、扭转波和弯曲波携带的功率流以及板中弯曲波功率流，认为一些类型的设备基础可以假设成无限延伸的以简化实际结构便于研究。梁中功率流沿梁的长度方向传播，板中功率流呈柱面波均匀散开，若源是扭矩则有很强的方向性。力源输入板的能量与频率无关，扭矩源输入的功率流则与频率成正比。并中研究了板上无限梁模型的波传播和功率流，当在梁上以力激励时，梁的行为与无耦合时梁的功率流相同，功率流在远场由梁向板中辐射，板中功率流呈指向性地柱面散开。当梁上以扭矩激励时，梁中扭转波能量不向板中辐射，梁与板的耦合作用加强。还研究了力源或速度源激励下，通过单层或双层隔振装置输入基座的功率流，认为只要共振频率不被激发，则双层隔振优于单层隔振。
Pinnington和White通过测量隔振器的加速度阻抗及其上下两端的加速度信号来间接得到通过隔振器的功率流，具有较高的信噪比。
在Pinnington的研究基础上，1987年严济宽发表文章对设备——接收系统振动功率流的一般表达式及测量方法作了总结。运用四端参数法更加清晰地推导了设备注入隔振器的功率流的各种表达式形式，分简谐激励和随机激励两种力激励方式给出，所做实验与Pinnington的实验相同，得到了隔振器传递功率(互谱公式)和支承结构接受功率(自谱公式)相吻合的频谱结果。
Mitchell指出由于激光测振技术的发展，将来用激光测振技术来测振动功率流也将成为可能。
沈荣瀛在Pinnington研究的基础上，对通过隔振器传输的功率流的测试做了进一步研究，导出了机械系统通过弹簧传递到基础的功率流的三种表达形式，得到了传递功率流的三种不同测试方法，该方法所需要测量的基本信号为隔振器上下端的加速度信号和隔振器的点导纳。
华中科技大学原春晖在《机械设备振动源特性测试方法》一文中用间接法测量功率流。
综上所述，功率流测量方法可以分为直接法与间接法两种，直接法测量功率流需要测量力和加速度或速度，间接法测量功率流需要测原点阻抗和跨点阻抗及加速度，而目前无论使用直接法还是间接法测量功率流时由于空间有限，加速度传感器无法安装并测量到隔振器的中心点，加速度传感器就只能取隔振器附近的加速度来代替，这就不可避免的产生一定的误差，如果所测量的加速度不准则得到的原点阻抗及功率流就不准。
用阻抗头测量能较好的解决这一问题。既能直接得到功率流，又能测得原点阻抗来保证间接法测量功率流的准确性。但目前的阻抗头(加速度与力的组合传感器)一般用于阻抗测量及模态分析，只能承受轻载，因此只可以用于轻型的结构、机械部件以及材料试样的测量。如江苏联能公司生产的CL-YD-331仅能测量轻载条件下的原点阻抗及输入功率流。但工程上的机器机脚可能承受几吨以上的压力，因此有必要设计一种能够用于测量重载条件下通过隔振器的功率流的传感器。
力传感器一般有压电式及应变式两种，应变式力传感器测量频带较窄，同时，应变传感器刚度较小，容易破坏被测结构的接触阻抗，带来较大的测试误差。
发明内容
本发明的目的在于提供是一种可同时测量力和加速度，可以承受较大压力，并可与隔振器配套使用的大载荷宽频带功率流测量装置。
本发明的目的是这样实现的：
包括上层板、中层板以及下层板；加速度传感器固化在上层板中间的安装槽内，不承受压力；力传感器的上下表面分别与上层板及下层板的表面相接触；上中下三层板用螺钉连接；加速度传感器和力传感器的导线分别由上层板和中层板上开槽引出。
上层板、中层板以及下层板上预留与隔振器相连接的安装孔。
所述力传感器为石英压电式力传感器。
本发明可以同时测量通过机脚的传递力、加速度，从而得到其原点阻抗，并可用直接法更加准确的测量到机脚的功率流。由于加速度传感器固化在上层板中间的圆形安装槽内所以不受压力。力传感器使用可承受5吨以上压力的压电晶体，因此本发明可以安装与较重的机器机脚。
与现有技术相比，本发明的突出优点在于：
首先，可以测量重载情况下的原点阻抗及机脚功率流；
其次，本发明的加速度测点位于中间位置，更加合理，机脚阻抗、功率流的测量更加方便、准确；
再次，本发明力传感器测量频带较宽并可以与隔振器配套使用。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
本发明由上层板3、中层板4以及下层板6组成，加速度传感器1固化在上层板中间的圆形安装槽内，不承受压力；力传感器2的上下表面分别与上层板3及下层板6的表面相接触；上中下三层板用沉头螺钉连接；加速度传感器1的导线及力传感器2的导线5分别由上层板和中层板上开槽引出；本发明上中下三层板上预留与隔振器相连接的安装孔。
本发明可以同时测量通过机脚的传递力与加速度，从而得到其原点阻抗，并可用直接法更加准确的测量到机脚的功率流。
由于加速度传感器1固化在上层板中间的圆形安装槽内所以不受压力。
力传感器2使用可承受5吨以上压力的压电晶体，因此本发明可以安装于较重的机器机脚。

Claims (2)

1.一种大载荷宽频带功率流测量装置，包括上层板、中层板以及下层板；其特征是：加速度传感器固化在上层板中间的安装槽内，不承受压力；力传感器的上下表面分别与上层板及下层板的表面相接触；上中下三层板用螺钉连接；加速度传感器和力传感器的导线分别由上层板和中层板上开槽引出；所述力传感器为可承受5吨以上压力的压电晶体。
2.根据权利要求1所述的一种大载荷宽频带功率流测量装置，其特征是：上层板、中层板以及下层板上预留与隔振器相连接的安装孔。
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