CN103344423B - 微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置 - Google Patents

微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置 Download PDF

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本发明公开一种微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置，包括刚性固定台、激振器、微振动隔振器、测试设备与控制设备。微振动隔振器两端分别与承力工装、激振器相连，使微振动隔振器与激振器在刚性固定平台上固定。微振动隔振器后端安装有第一、第三加速度传感器；前端安装有第二加速度传感器；且微振动隔振器前端面固定有四个力传感器。控制设备用来控制激振器对微振动隔振器的激振作用；并通过第一加速度传感器的测量信号，控制激振器激励位移幅值；测试设备用来根据不同激振器激励位移幅值下第二、三加速度传感器与四个力传感器的测量信号，进行运算，得到微振动隔振器的阻尼系数与刚度参数。本发明优点为：性能稳定可靠，试验数据的误差小。

Description

微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置
技术领域
本发明涉及微振动隔振器阻尼参数与刚度参数测量领域，具体来说，是一种在微米量级上及在各种频率范围、激振力范围测量微振动隔振器的阻尼参数与刚度参数的测量装置。
背景技术
阻尼参数C与刚度参数K是隔振器振动参数的重要指标，与隔振器的隔振性能直接相关，阻尼参数与刚度参数不能直接测量得到，而需进行测量后间接得到。随着科学技术的发展，微振动已经成为振动力学的一个新的发展方向，而要实现微米量级振动的控制，就需要优良的减振、隔振装置，因此微振动隔振器阻尼参数与刚度参数的测量具有很高的工程价值与应用前景。目前为止，对阻尼参数和刚度参数的测量一般采用液压试验系统、万能材料试验机、凸轮试验系统、高频疲劳试验机等几种，但这些方法存在如下一些弊端：
(1)液压试验系统或万能材料试验机适用于较大位移阻尼参数的静态测量；
(2)凸轮试验系统适用于较大位移、低频阻尼参数的动态测量；
(3)高频疲劳试验机适用于大位移、大外力作用、低频阻尼参数的动态测量。
由此可看出，这些方法均不适用于微振动隔振器阻尼参数与刚度参数的测量，开发一种新型的微振动隔振器阻尼参数与刚度参数的测量系统是非常有必要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种微振动隔振器阻尼参数和刚度参数的测量装置，为工程应用提供可靠的测试数据。
微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置，包括刚性固定台、激振器、微振动隔振器、测试设备与控制设备。
所述刚性固定台上表面水平设置；微振动隔振器前后两端分别通过转接工装A、转接工装B连接承力工装与激振器；其中，激振器通过激振器支架安装在刚性固定台上；承力工装具有一个连接面，用来连接转接工装A。
所述控制设备包括控制计算机、控制器、功率放大器、第一加速度传感器；控制计算机与控制器相连；控制器与功率放大器相连；功率放大器与激振器相连；第一加速度传感器固定安装在微振动隔振器的外壁后端，并与控制器相连；其中控制计算机用来向控制器发送控制信号C1，控制器根据控制信号C1向功率放大器输出激励信号；通过功率放大器对激励信号进行功率放大后，传输到激振器，控制激振器对微振动隔振器产生激振作用；同时，通过第一加速度传感器测量微振动隔振器后端的加速度信号V1，作为一个测试信号发送到控制器，从而通过控制器将加速度信号V1与控制信号C1进行对比修正，得到一个驱动信号M输出到功率放大器，控制功率放大器的放大倍数，进而实现激振器激励位移幅值的大小的控制；
所述测试设备包括测试计算机、数据采集仪、第二加速度传感器、第三加速度传感器与四个力传感器；第二加速度传感器与第三加速度传感器分别固定安装在隔振器外壁前后两端；四个力传感器均固定在微振动隔振器前端面与转接工装A后端面间；第二加速度传感器、第三加速度传感器以及测试计算机均与数据采集仪相连；其中，第二加速度传感器与第三加速度传感器分别测量微振动隔振器前后两端的加速度信号V2与加速度信号V3，通过数据采集仪采集并传输到测试计算机进行存储；四个力传感器用来测量微振动隔振器前端面的力信号，通过数据采集仪采集并传输到测试计算机进行存储；测试计算机将接收到的四个力信号相加，得到总力信号F，进行存储；同时将加速度信号V2与V3分别进行积分运算得到位移信号D1与位移信号D2，并将位移信号D1与位移信号D2相加得到总位移信号D，进行存储；由此，通过调整激振器激励位移幅值的大小，由测试计算机获得不同激振器激励位移幅值下的总力信号F与总位移信号D，进而得到不同激振器激励位移幅值下的力、位移信号间的迟滞环，将各个迟滞环面积相加后求平均，得到迟滞环的平均面积，由此根据迟滞环的平均面积得到微振动隔振器阻尼所消耗的能量，进而得到微振动隔振器阻尼系数，由迟滞环的方向可得出微振动隔振器刚度参数。
本发明的优点在于：
1、本发明测量装置可实现在微米量级上进行微振动隔振器阻尼参数与刚度参数的测试，也可进行各种频率范围与激振力范围下微振动隔振器阻尼参数与刚度参数的测试；
2、本发明测量装置可以调节激振位移的大小并形成闭环控制，因此性能稳定可靠，试验数据的误差小；
3、本发明测量装置采用将大量迟滞环面积求算术平均，因此所测阻尼参数与刚度参数的试验误差小；
4、本发明测量装置结构简单、使用便捷、适用范围广。
附图说明
图1为本发明测量装置整体结构框图；
图2为本发明测量装置中激振器与微振动隔振器安装方式具体结构示意图；
图3为本发明测量装置中第一、第二、第三加速度传感器以及四个力传感器安装位置示意图。
图中：
1-刚性固定台           2-激振器               3-微振动隔振器   4-转接工装A
5-转接工装B            6-承力工装             7-控制计算机     8-控制器
9-功率放大器           10-第一加速度传感器    11-测试计算机    12-数据采集仪
13-第二加速度传感器    14-第三加速度传感器    15-力传感器
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
一种微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置，包括刚性固定台1、激振器2、微振动隔振器3、控制设备与测试设备，如图1所示；
所述刚性固定台1上表面水平设置，用来安装激振器2与微振动隔振器3。微振动隔振器3为圆柱形结构，前后两端分别通过柱状转接工装A4、柱状转接工装B5连接承力工装6与激振器2，如图2所示；其中，激振器2通过激振器2支架固定安装在刚性固定台1上。承力工装6由底板、两侧板与连接板构成；底板与刚性固定台1固定连接；连接板与底板垂直，作为连接面，用来与转接工装A4固连；底板与连接板的两侧边间分别通过一个侧板相连，实现整个承力工装6的加固。通过上述连接后，需保证激振器2与微振动隔振器3同轴，且激振器2与微振动隔振器3的轴线与刚性固定台1平行。
所述控制设备包括控制计算机7、控制器8、功率放大器9与第一加速度传感器10；控制计算机7与控制器8相连；控制器8与功率放大器9相连；功率放大器9与激振器2相连；第一加速度传感器10固定安装在微振动隔振器的外壁后端，并与控制器8相连；其中控制计算机7用来向控制器8发送控制信号C1，控制器8根据控制信号C1向功率放大器9输出激励信号；通过功率放大器9对激励信号进行功率放大后，传输到激振器2，控制激振器对微振动隔振器3产生激振作用；
所述第一加速度传感器10固定安装在微振动隔振器3的外壁后端用来测量微振动器后端的加速度信号V1，作为一个测试信号发送到控制器8，从而通过控制器8将加速度信号V1与控制信号C1进行对比修正，得到一个驱动信号M输出到功率放大器9，控制功率放大器9的放大倍数，进而实现激振器2激励位移幅值的大小的控制；
所述测试设备包括测试计算机11、数据采集仪12、第二加速度传感器13、第三加速度传感器14与四个力传感器15，如图1所示；其中，第二加速度传感器13与第三加速度传感器14均为高精度测试加速度传感器；四个力传感器15均为高精度测试力传感器。第二加速度传感器13与第三加速度传感器14分别固定安装在隔振器外壁前后两端；四个力传感器15均设置在微振动隔振器3前端面与转接工装A4后端面间，且在周向上均匀分布，如图3所示，四个力传感器15均通过微振动隔振器3前端面与转接工装A4后端面间压紧固定。上述第二加速度传感器13、第三加速度传感器14以及测试计算机11均与数据采集仪12相连；第二加速度传感13器与第三加速度传感器14分别用来测量微振动隔振器3前后两端的加速度信号V2与加速度信号V3；四个力传感器15均用来测量微振动隔振器3前端面的力信号。通过数据采集仪12采集第二加速度传感器13与第三加速度传感器14测得的加速度信号V2与V3，以及四个力传感器15各自测得的四个力信号，传输给测试计算机11进行存储；通过测试计算机11将四个力信号相加，得到总力信号F，进行存储；同时将加速度信号V2与V3分别进行积分运算得到位移信号D1与位移信号D2，并将位移信号D1与位移信号D2相加得到总位移信号D，进行存储。由此，通过调整激振器2激励位移幅值的大小，测试计算机11可获得不同激振器2激励位移幅值下的总和力信号F与总位移信号D，进而得到不同激振器2激励位移幅值下的力、位移信号间的迟滞环，将各个迟滞环面积相加后求平均，得到迟滞环的平均面积，可降低分散性和减小误差，由此根据迟滞环的平均面积得到微振动隔振器3阻尼所消耗的能量进而得到微振动隔振器3的阻尼系数，由迟滞环的方向可得出微振动隔振器3的刚度参数。

Claims (4)

1.微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置，其特征在于：包括刚性固定台、激振器、微振动隔振器、测试设备与控制设备；
所述刚性固定台上表面水平设置；微振动隔振器前后两端分别通过转接工装A、转接工装B连接承力工装与激振器；其中，激振器通过激振器支架安装在刚性固定台上；承力工装具有一个连接面，用来连接转接工装A；
所述控制设备包括控制计算机、控制器、功率放大器、第一加速度传感器；控制计算机与控制器相连；控制器与功率放大器相连；功率放大器与激振器相连；第一加速度传感器固定安装在微振动隔振器的外壁后端，并与控制器相连；控制器与控制计算机相连；其中控制计算机用来向控制器发送控制信号C1，控制器根据控制信号C1向功率放大器输出激励信号；通过功率放大器对激励信号进行功率放大后，传输到激振器，控制激振器对微振动隔振器产生激振作用；同时，通过第一加速度传感器测量微振动隔振器后端的加速度信号V1，作为一个测试信号发送到控制器，从而通过控制器将加速度信号V1与控制信号C1进行对比修正，得到一个驱动信号M输出到功率放大器，控制功率放大器的放大倍数，进而实现激振器激励位移幅值的大小的控制；
所述测试设备包括测试计算机、数据采集仪、第二加速度传感器、第三加速度传感器与四个力传感器；第二加速度传感器与第三加速度传感器分别固定安装在隔振器外壁前后两端；四个力传感器均固定在微振动隔振器前端面与转接工装A后端面间；第二加速度传感器、第三加速度传感器以及测试计算机均与数据采集仪相连；其中，第二加速度传感器与第三加速度传感器分别测量微振动隔振器前后两端的加速度信号V2与加速度信号V3，通过数据采集仪采集并传输到测试计算机进行存储；四个力传感器用来测量微振动隔振器前端面的力信号，通过数据采集仪采集并传输到测试计算机进行存储；测试计算机将接收到的四个力信号相加，得到总力信号F，进行存储；同时将加速度信号V2与V3分别进行积分运算得到位移信号D1与位移信号D2，并将位移信号D1与位移信号D2相加得到总位移信号D，进行存储；由此，通过调整激振器激励位移幅值的大小，由测试计算机获得不同激振器激励位移幅值下的总力信号F与总位移信号D，进而得到不同激振器激励位移幅值下的力、位移信号间的迟滞环，将各个迟滞环面积相加后求平均，得到迟滞环的平均面积，由此根据迟滞环的平均面积得到微振动隔振器阻尼所消耗的能量，进而得到阻尼系数，由迟滞环的方向可得出微振动隔振器刚度参数。
2.如权利要求1所示微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置，其特征在于：所述激振器与微振动隔振器同轴，且激振器与微振动隔振器的轴线与固定台台面平行。
3.如权利要求1所示微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置，其特征在于：所述四个力传感器在周向上均匀分布。
4.如权利要求1所示微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置，其特征在于：所述承力工装由底板、两侧板与连接板构成；底板与刚性固定台固定连接；连接板与底板垂直，作为连接面；底板与连接板的两侧边间分别通过一个侧板相连。
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