CN108981996B - 中低频冲击响应谱测量装置 - Google Patents

Abstract

一种中低频冲击响应谱测量装置，该装置包括弹簧质量单元、主导向单元及电子测量单元；弹簧质量单元包括质量块（1‑3a）和螺旋弹簧（1‑2a），机械测量单元包含有：副导向杆（标尺）、卡环、滑动定位胶环，该滑动定位胶环依靠弹性箍在副导向杆（标尺）上，质量块往复滑动时将胶环推动并停留在正负最大位移处。

Description

中低频冲击响应谱测量装置

技术领域

本发明属于冲击测量技术领域，涉及一种冲击测量仪器，特别涉及一种用于测量中低频冲击谱测量装置的冲击测量仪。

背景技术

目前，测量冲击谱的主要方法为利用压电式加速度传感器结合机械滤波的方式测量时间曲线计算冲击响应谱，但由于压电式加速度传感器的本身性质，在强冲击下会激起谐振峰，使产生的电荷无法即刻释放，从而产生零飘现象。零飘现象的出现会引起中低频冲击响应谱测量的准确性以及完整性，其误差值很大，多为一至两个数量级，不利于中低频段抗冲击技术指标的考核。需利用簧片仪和低频弹簧质量块两种传统方法测量，用以补充和验证压电式加速度传感器测量得到的冲击谱，特别是中低频冲击谱曲线。但簧片仪在测量低频谱时，由于末端集中质量对位移响应的影响较大，且簧片仪在受到强烈爆炸冲击时，易发生根部断裂情况；而传统弹簧质量块在测量中低频段时，由于爆炸冲击环境的复杂，极易受到非测量方向的冲击影响，导致测量数据失真。

发明内容

发明目的：本发明提供一种中低频冲击响应谱测量装置，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

一种中低频冲击响应谱测量装置，该装置包括弹簧质量单元、主导向单元及电子测量单元；弹簧质量单元包括质量块和螺旋弹簧，主导向单元为主导向杆，电子测量单元包括与质量块连接并联动的磁环以及与主导向杆连接为一体的电子仓，磁环与主导向杆形成磁致伸缩位移传感器；质量块套在主导向杆上且质量块能沿着主导向杆的径(轴)向移动，螺旋弹簧套在主导向杆上且螺旋弹簧的一端与质量块连接，螺旋弹簧的另一端与固定在主导向杆上的弹簧端支座连接。

弹簧质量单元分为两种结构类型：双螺旋压簧质量型与单螺旋拉伸弹簧质量型；两者选其一；

单螺旋拉伸弹簧质量型：主导向杆上设置一个弹簧端支座，螺旋弹簧套在弹簧端支座与质量块之间，且两端分别连接弹簧端支座与质量块；

双螺旋压簧质量型：主导向杆上设置两个弹簧端支座，质量块设置在两个弹簧端支座之间，两个弹簧端支座与质量块之间均分别套有一根螺旋弹簧。

双螺旋压簧质量型弹簧质量单元中的两根螺旋弹簧在安装时预压缩，其预压缩量略大于或等于该测量装置的量程值。以保证质量块在量程范围内运动时，两根螺旋弹簧时刻都处于压缩状态。

主导向单元中的主导向杆既作为弹簧质量单元的导向，也是电子测量单元中的磁致伸缩位移传感器测量杆的外壳。

质量块由质量块弹簧支座、直线轴承、磁环和法兰盘；直线轴承、磁环在质量块内部，质量块通过直线轴承套在主导向杆上，其中直线轴承可有效降低质量块往复运动过程中的阻尼作用，磁环套在主导向杆上，磁环本身既为质量块一部分，又做为电子测量单元中磁致伸缩位移传感器的磁源。为电子测量单元中的磁致伸缩位移传感器提供磁场；主导向系统为主导向杆，该主导向杆不但起到对质量块的导向作用，更是电子测量单元中磁致伸缩位移传感器测量杆。

在法兰盘的外沿设置有U型槽，在U型槽内穿过穿过刻有刻度的副导向杆，副导向杆与主导向杆平行；在副导向杆上还套有卡环和滑动定位胶环，卡环设置在U型槽两侧，滑动定位胶环套在卡环外；卡环外径大于U型槽的宽度，滑动定位胶环外径大于卡环内径，且内与副导向杆外径过盈配合，以防止卡环与滑动定位胶环在未受扰动时随意窜动。

两段模具由螺栓连接成一个整体，其中包括变径弹簧连接端模具、导向弹簧工作段模具、导向弹簧过度段模具；变径弹簧连接端模具与导向弹簧工作段模具为同心圆柱体，导向弹簧过度段模具其侧表面分别与变径弹簧连接端模具与同心导向弹簧工作段模具的侧面相切。

螺旋弹簧与质量块和弹簧端支座的连接关系为如下三种之一：

第一种为内螺纹旋进型结构：在弹簧端支座与螺旋弹簧连接的一端设置有支座端内螺纹弹簧旋进孔，在质量块与螺旋弹簧连接的一端设置有质量端内螺纹弹簧旋进孔、弹簧旋进孔就是与弹簧外形相适应的螺旋孔，通过璇拧弹簧，能将弹簧璇拧进该孔内实现连接，属于公知技术；螺旋弹簧的两端分别旋拧进支座端内螺纹弹簧旋进孔内和质量端内螺纹弹簧旋进孔内；

第二种为外螺纹旋进结构：在弹簧端支座与螺旋弹簧连接的一端设置有带有支座外弹簧螺纹的支座端弹簧旋进轴，在质量块与螺旋弹簧连接的一端设置有带有质量端外弹簧螺纹的质量端弹簧旋进轴，螺旋弹簧的两端分别旋拧进质量端弹簧旋进轴外围的质量端弹簧螺纹和支座端弹簧旋进轴外围的支座外弹簧螺纹处，使得螺旋弹簧的两端分别套住质量端弹簧旋进轴和支座端弹簧旋进轴；此结构中螺旋弹簧的直径不变。

第三种为变径外螺纹旋进结构：在弹簧端支座与螺旋弹簧连接的一端设置有带有外大径螺纹的支座端大径弹簧旋进轴，在质量块与螺旋弹簧连接的一端设置有带有外大径螺纹的质量端大径弹簧旋进轴，螺旋弹簧为变径弹簧，螺旋弹簧的两端为连接端，连接端之间为工作段，螺旋弹簧的连接端的中径大于工作段的中径，螺旋弹簧的两端的连接端分别旋拧进质量端大径弹簧旋进轴的外大径螺纹和支座端大径弹簧旋进轴的外大径螺纹内使得螺旋弹簧的两端分别套住质量端大径弹簧旋进轴和支座端大径弹簧旋进轴。螺旋弹簧两自由端中径明显大于中间工作段中径；制造该弹簧需要特殊模具，该模具分为两段，两段模具由螺栓连接成一个整体，每段模具由三段圆柱体组成，分别为同心圆柱和过度圆柱，过渡段非同心圆柱的侧面分别与两同心圆柱侧表面相切；质量块与电子测量单元中的磁环固定连接并沿主导向杆滑动；电子仓与作为磁致伸缩位移传感器测量杆的主导向杆为一体连接或者通过信号线连接。

当电子仓与主导向杆通过信号线连接时，电子仓放在减震单元上，减震单元包括减震平台和设置在减震平台下的缓冲弹簧，电子仓放在减震平台上。

所述中低频冲击响应谱测量装置可以通过调整冲击响应谱测量装置的安装方向来测量任意方向冲击；

弹簧与质量块、弹簧与基座的装配方式有两种类型：弹簧座配合预紧型与弹簧座螺纹旋进型；其中弹簧座螺纹旋进型包括：内螺纹旋进型、外螺纹旋进型；该外螺纹旋进结构分为两种类型：非导向弹簧型、导向弹簧型；

该单元包括磁致伸缩位移传感器测量杆、磁环以及电子仓；其中电子仓分为测量一体式电子仓与测量分体式电子仓；为加强其抗振能力，测量分体式电子仓放在减震单元中。

U型槽和副导向杆构成副导向及机械测量单元，副导向单元的机械结构既为防止弹簧质量单元发生周向转动的导向装置，也为机械测量单元；

机械测量单元，该单元包含副导向杆(标尺)、卡环、滑动定位胶环，该副导向杆既为副导向单元中的防止质量块周向转动导向杆也为机械测量单元中的标尺，其上配有刻度。

优点及效果：本发明提供一种中低频冲击响应谱测量装置，包括弹簧质量单元、主导向及电子测量单元、副导向及机械测量单元；所述弹簧质量单元为测量仪的主要运动执行单元。当测量冲击时，由于冲击使得弹簧质量单元中的质量块与主导向及电子测量单元中的主导向杆相对加速度突然改变，进而使两者产生相对位移，当达到最大位移时，质量块又受到弹簧的恢复力，这样质量块就在导向方向做往复运动，直到系统阻尼耗尽质量块动能，而使质量块停止在初始运动的位置；

弹簧质量单元中的质量块，其质量块本身与电子测量单元中的磁环固定连接，该磁环在冲击时，可以随着质量块共同在主导向杆上做往复运动，为减少摩擦作用，质量块内还包含有直线轴承；

主导向与电子测量单元中的主导向单元，其主要作用为：对受冲击后运动中的弹簧质量单元做轴向定位，保证弹簧质量块系统做往复直线运动。该单元主要包括主导向杆、支座；其中支座是用来支撑主导向杆和弹簧质量单元的，同时还起到与刚性基础进行连接的作用，保证冲击能够不衰减的传递到弹簧质量单元中。

主导向与电子测量单元中的电子测量单元，其采用磁致伸缩位移传感器，该传感器包括：磁致伸缩位移传感器测量杆、磁环、电子仓；磁环在磁致伸缩位移传感器测量杆上往复运动时，即是做切割磁感线运动，磁致伸缩位移传感器测量杆通过磁场的变化把磁信号传递给电子仓，经电子仓处理后的电信号被数据采集仪接受并转化成数字信号；该传感器的磁致伸缩位移传感器测量杆既为电子测量单元中的测量标尺，同时也为上述主导向单元中的主导向杆装置，在对弹簧质量单元的运动产生导向作用的同时，也对该运动过程进行测量记录；副导向与机械测量单元中的副导向单元，其主要作用为防止弹簧质量系统在受到冲击运动后产生周向的转动而消耗多余的能量，该止转功能是通过副导向单元中的副导向杆(标尺)与弹簧质量单元中质量块上法兰盘的U型卡口实现的；

副导向与机械测量单元中的机械测量单元，其副导向杆也作为机械测量单元中的标尺，该副导杆上刻有刻度，所测量的位移距离可以和上述电子测量单元中的磁致伸缩位移传感器的测量值进行对比验证，以提高测量准确性。机械测量单元包含有：副导向杆(标尺)、卡环、滑动定位胶环，该滑动定位胶环依靠弹性箍在副导向杆(标尺)上，质量块往复滑动时将胶环推动并停留在正负最大位移处。

附图说明

图1为单螺旋拉伸弹簧质量型、双螺旋压簧质量型弹簧质量单元示意图；其中图1-1为单螺旋拉伸弹簧的结构示意图；图1-2为双螺旋拉伸弹簧的结构示意图；

图2为弹簧质量单元中弹簧座配合预紧型结构示意图；

图3为弹簧质量单元中内螺纹旋进型结构示意图；

图4为弹簧质量单元中外螺纹旋进型弹簧无导向结构示意图；

图5为弹簧质量单元中外螺纹旋进型弹簧导向结构示意图；

图6为质量块、主导向系统结构图；

图7为副导向单元示意图；

图8为机械测单元统示意图；

图9为电子测量单元与一体式电子仓示意图；

图10为电子测量单元与分离式电子仓示意图；

图11为变径弹簧模具示意图。其中11-1为整体图，11-2为变径弹簧过度段模具示意图；

图12为外螺纹旋进结构中的螺旋弹簧示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种中低频冲击响应谱测量装置，该装置包括弹簧质量单元、主导向单元及电子测量单元；弹簧质量单元包括质量块1-3a和螺旋弹簧1-2a，主导向单元为主导向杆1-1a，电子测量单元包括与质量块1-3a连接并联动的磁环1-3b-3以及与主导向杆1-1a连接为一体的电子仓(电子仓由深圳米浪公司生产)4-3a，磁环1-3b-3与主导向杆1-1a形成磁致伸缩位移传感器；质量块1-3a套在主导向杆1-1a上且质量块1-3a能沿着主导向杆1-1a的径向移动，螺旋弹簧1-2a套在主导向杆1-1a上且螺旋弹簧1-2a的一端与质量块1-3a连接，螺旋弹簧1-2a的另一端与固定在主导向杆1-1a上的弹簧端支座2-1b连接。

弹簧质量单元分为两种结构类型：双螺旋压簧质量型与单螺旋拉伸弹簧质量型；两者选其一；

单螺旋拉伸弹簧质量型：主导向杆1-1a上设置一个弹簧端支座2-1b，螺旋弹簧1-2a套在弹簧端支座2-1b与质量块1-3a之间，且两端分别连接弹簧端支座2-1b与质量块1-3a；

双螺旋压簧质量型：主导向杆1-1a上设置两个弹簧端支座2-1b，质量块1-3a设置在两个弹簧端支座2-1b之间，两个弹簧端支座2-1b与质量块1-3a之间均分别套有一根螺旋弹簧1-2a。

双螺旋压簧质量型弹簧质量单元中的两根螺旋弹簧1-2a在安装时预压缩，其预压缩量略大于或等于该测量装置的量程值。以保证质量块1-3a在量程范围内运动时，两根螺旋弹簧1-2a时刻都处于压缩状态。

主导向单元中的主导向杆既作为弹簧质量单元的导向，也是电子测量单元中的磁致伸缩位移传感器测量杆的外壳。

质量块1-3a由质量块弹簧支座1-3b-1、直线轴承1-3b-2、磁环1-3b-3和法兰盘1-3b-4；直线轴承1-3b-2、磁环1-3b-3在质量块内部，质量块通过直线轴承1-3b-2套在主导向杆1-1a上，其中直线轴承1-3b-2可有效降低质量块往复运动过程中的阻尼作用，磁环1-3b-3套在主导向杆1-1a上，磁环1-3b-3本身既为质量块一部分，又做为电子测量单元中磁致伸缩位移传感器的磁源。为电子测量单元中的磁致伸缩位移传感器提供磁场；主导向系统为主导向杆1-1a，该主导向杆1-1a不但起到对质量块的导向作用，更是电子测量单元中磁致伸缩位移传感器测量杆4-1。

在法兰盘1-3b-4的外沿设置有U型槽1-3b-5，在U型槽1-3b-5内穿过穿过刻有刻度的副导向杆4-2-1，副导向杆4-2-1与主导向杆1-1a平行；在副导向杆4-2-1上还套有卡环4-2-2和滑动定位胶环4-2-3，卡环4-2-2设置在U型槽1-3b-5两侧，滑动定位胶环4-2-3套在卡环4-2-2外；卡环4-2-2外径大于U型槽1-3b-5的宽度，滑动定位胶环4-2-3外径大于卡环4-2-2内径，且内与导向杆4-2-1外径过盈配合，以防止卡环4-2-2与滑动定位胶环4-2-3在未受扰动时随意窜动。

图11为导向弹簧模具示意图，两段模具由螺栓连接成一个整体，其中包括变径弹簧连接端模具5-1、导向弹簧工作段模具5-2、导向弹簧过度段模具5-3；变径弹簧连接端模具5-1与导向弹簧工作段模具5-2为同心圆柱体，导向弹簧过度段模具5-3其侧表面分别与变径弹簧连接端模具5-1与同心导向弹簧工作段模具5-2的侧面相切。

螺旋弹簧1-2a与质量块1-3a和弹簧端支座2-1b的连接关系为如下三种之一：

第一种为内螺纹旋进型结构：在弹簧端支座2-1b与螺旋弹簧1-2a连接的一端设置有支座端内螺纹弹簧旋进孔2-1a-1，在质量块1-3a与螺旋弹簧1-2a连接的一端设置有质量端内螺纹弹簧旋进孔1-3a-1、弹簧旋进孔就是与弹簧外形相适应的螺旋孔，通过璇拧弹簧，能将弹簧璇拧进该孔内实现连接，属于公知技术。螺旋弹簧1-2a的两端分别旋拧进支座端内螺纹弹簧旋进孔2-1a-1内和质量端内螺纹弹簧旋进孔1-3a-1内；

第二种为外螺纹旋进结构：在弹簧端支座2-1b与螺旋弹簧1-2a连接的一端设置有带有支座外弹簧螺纹2-1c-2的支座端弹簧旋进轴2-1c，在质量块1-3a与螺旋弹簧1-2a连接的一端设置有带有质量端外弹簧螺纹1-3c-2的质量端弹簧旋进轴1-3c，螺旋弹簧1-2a的两端分别旋拧进质量端弹簧旋进轴1-3c外围的质量端弹簧螺纹1-3c-2和支座端弹簧旋进轴2-1c外围的支座弹簧螺纹2-1c-2处，使得螺旋弹簧1-2a的两端分别套住质量端弹簧旋进轴1-3c和支座端弹簧旋进轴2-1c；此结构中螺旋弹簧1-2a的直径不变。

第三种为变径外螺纹旋进结构：在弹簧端支座2-1b与螺旋弹簧1-2a连接的一端设置有带有外大径螺纹2-1d-2的支座端大径弹簧旋进轴2-1d，在质量块1-3a与螺旋弹簧1-2a连接的一端设置有带有外大径螺纹1-3d-2的质量端大径弹簧旋进轴1-3d，螺旋弹簧1-2a为变径弹簧，螺旋弹簧1-2a的两端为连接端，连接端之间为工作段，螺旋弹簧1-2a的连接端的中径大于工作段的中径，螺旋弹簧1-2a的两端的连接端分别旋拧进质量端大径弹簧旋进轴1-3d的外大径螺纹1-3d-2和支座端大径弹簧旋进轴2-1d的外大径螺纹2-1d-2内使得螺旋弹簧1-2a的两端分别套住质量端大径弹簧旋进轴1-3d和支座端大径弹簧旋进轴2-1d。螺旋弹簧1-2a两自由端中径明显大于中间工作段中径；制造该弹簧需要特殊模具，该模具分为两段，两段模具由螺栓连接成一个整体，每段模具由三段圆柱体组成，分别为同心圆柱和过度圆柱，过渡段非同心圆柱的侧面分别与两同心圆柱侧表面相切；质量块与电子测量单元中的磁环固定连接并沿主导向杆滑动；

电子仓4-3a与作为磁致伸缩位移传感器测量杆的主导向杆1-1a为一体连接或者通过信号线4-4连接。

当电子仓4-3a与主导向杆1-1a通过信号线4-4连接时，电子仓4-3a放在减震单元上，减震单元包括减震平台5-11-1和设置在减震平台5-11-1下的缓冲弹簧5-22-2，电子仓4-3a放在减震平台5-11-1上。

下面结合附图做进一步说明：

如图1所示，单螺旋拉伸弹簧质量型、双螺旋压簧质量型弹簧质量单元示意图，其中单螺旋拉伸弹簧质量型弹簧质量单元包括：螺旋弹簧1-2a以及质量块1-3a，其螺旋弹簧1-2a与质量块1-3a穿过主导向单元中的主导向杆1-1a，弹簧1-2a两自由端分别固定于质量块1-3a与基座上；双螺旋压簧质量型弹簧质量单元包括螺旋弹簧1-2a、质量块1-3a，与单螺旋拉伸弹簧质量型弹簧质量单元结构类似，螺旋弹簧1-2a与质量块1-3a都穿过主导向系统中的主导向杆主导向杆1-1a中，双螺旋弹簧1-2a在装配时存在一定的预压缩量，其与压缩值等于或略大于该测量装置的量程，弹簧两自由端分别支撑在质量块质量块1-3a和基座上；

如图2所示，为弹簧质量单元中弹簧座配合预紧型结构，该结构包括：质量块弹簧支座1-3b-1、弹簧端支座2-1b；如图2，螺旋弹簧1-2a穿过主导向系统中的主导向杆1-1a后，其内自由端安装于质量块1-3a设置的弹簧支座1-3b-1中、外自由端安放于与主导向杆1-1a孔轴配合的弹簧座2-1b中，两弹簧支座2-1b外端，通过螺纹连接，把该结构固定于基座上。

如图3所示，为弹簧质量单元中内螺纹旋进型结构，该结构包括：质量端弹簧旋进孔1-3a-1、弹簧旋进座2-1b；如图3，螺旋弹簧1-2a穿过主导向单元中的主导向杆1-1a后，内自由端旋进螺纹旋进孔1-3a-1中的弹簧螺纹，与质量块1-3a实现连接，外自由端连接方式与内自由端相同，弹簧1-2a通过旋进弹簧旋进座2-1b中的旋进孔2-1a-1内设置的旋进螺纹进行连接；弹簧旋进座2-1b外端通过螺纹连接，可把该结构固定于基座上。

如图4所示，为弹簧质量单元中外螺纹旋进型弹簧无导向结构，该结构包括：质量端弹簧旋进轴1-3c、弹簧旋进轴2-1c；如图4，弹簧1-2a两自由端分别旋进质量端弹簧旋进轴1-3c上的弹簧螺纹1-3c-2和弹簧旋进轴2-1c上的弹簧螺纹2-1c-2中。

如图5所示，为弹簧质量单元中外螺纹旋进型弹簧导向结构，该结构包括：质量端弹簧旋进轴1-3d、弹簧旋进轴2-1d；如图5，弹簧1-2a为变径弹簧，该弹簧两自由旋进端中径较大，工作段中径较小；弹簧1-2a穿过主导向单元中的主导向杆1-1a后，内自由端旋进质量端弹簧旋进轴1-3d的螺纹1-3d-2内，外自由端与弹簧旋进轴2-1d中的螺纹2-1d-2中；

如图6所示，为质量块和主导向单元结构图，其中质量块由质量块弹簧卡位1-3b-1、直线轴承1-3b-2、磁环1-3b-3、法兰盘1-3b-4、U型槽1-3b-5组成，直线轴承1-3b-2、磁环1-3b-3在质量块内部，其中直线轴承1-3b-2可有效降低质量块往复运动过程中的阻尼作用，磁环1-3b-3本身既为质量块一部分，又做为电子测量单元中磁致伸缩位移传感器4的磁源，为电子测量单元中的磁致伸缩位移传感器4提供磁场；主导向系统为主导向杆1-1a，该主导向杆1-1a不但起到对质量块的导向作用，更是电子测量单元中磁致伸缩位移传感器测量杆4-1。

如图7所示，为副导向单元示意图，该单元主要功能为防止质量块在往复运动过程中出现周向旋转而消耗能量的情况；其主要包括：副导向杆4-2-1、法兰盘1-3b-4以及U型槽1-3b-5组成，U型槽1-3b-5的宽度略大于副导向杆4-2-1的直径，以防止往复运动中出现摩擦。副导向杆4-2-1本身还是机械测量单元的标尺，副导向杆4-2-1杆身上刻有刻度，可对往复运动的最大位移进行有效测量。

如图8所示，为机械测量单元示意图，该单元包括副导向杆4-2-1、卡环4-2-2、滑动定位胶环4-2-3，卡环4-2-2外径大于U型槽1-3b-5的宽度，滑动定位胶环4-2-3外径大于卡环4-2-2内径，且内与导向杆4-2-1外径过盈配合，以防止卡环4-2-2与滑动定位胶环4-2-3在未受扰动时随意窜动。以保证运动过程中不发生滑脱，同时也可以保证滑动定位胶环4-2-3在受到较大冲击时自身不会在副导向杆4-2-1上窜动；该单元中受冲击后滑动定位胶环4-2-3最终停止的位置，与其初始位置之差既为本次冲击的最大相对位移；

如图9所示，为电子测量单元与一体式电子仓示意图，其中磁致伸缩位移传感器测量杆4-1也作为主导向系统的主导向杆1-1a；磁环1-3b-3(1)和1-3b-3(2)所在的位置为该测量单元的极限位移；电子仓4-3a与主导向杆1-1a为一体设计；

如图10所示，为电子测量单元与分体式电子仓示意图，其中磁致伸缩位移传感器测量杆4-1也同样作为主导向单元的主导向杆1-1a；磁环1-3b-3(1)和1-3b-3(2)所在的位置为该测量系统的极限位移；电子仓4-3a与主导向杆1-1a通过信号线4-4连接；为保证冲击环境下，测量数据的准确性，电子仓4-3a放在减震单元上，减震单元包括减震平台5-11、缓冲弹簧5-22。

如图11所示，为导向弹簧模具示意图，两段模具由螺栓连接成一个整体，其中包括变径弹簧连接端模具5-1、导向弹簧工作段模具5-2、导向弹簧过度段模具5-3；变径弹簧连接端模具5-1与导向弹簧工作段模具5-2为同心圆柱体，导向弹簧过度段模具5-3其侧表面分别与变径弹簧连接端模具5-1与同心导向弹簧工作段模具5-2的侧面相切。

如图12所示，为外螺纹旋进结构中的螺旋弹簧示意图，该螺旋弹簧1-2a，与质量块1-3a连接端设计有尾钩1-2a-1，因为反向旋拧拆卸弹簧1-2a过程中，会造成弹簧内径减小，而增大摩擦阻力，易造成自锁现象。该尾钩1-2a-1可以为拆卸装置提供着力点。

Claims (8)

1.一种中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：该装置包括弹簧质量单元、主导向单元及电子测量单元；弹簧质量单元包括质量块(1-3a)和螺旋弹簧(1-2a)，主导向单元为主导向杆(1-1a)，电子测量单元包括与质量块(1-3a)连接并联动的磁环(1-3b-3)以及与主导向杆(1-1a)连接为一体的电子仓(4-3a)，磁环(1-3b-3)与主导向杆(1-1a)形成磁致伸缩位移传感器；质量块(1-3a)套在主导向杆(1-1a)上且质量块(1-3a)能沿着主导向杆(1-1a)的轴向移动，螺旋弹簧(1-2a)套在主导向杆(1-1a)上且螺旋弹簧(1-2a)的一端与质量块(1-3a)连接，螺旋弹簧(1-2a)的另一端与固定在主导向杆(1-1a)上的弹簧端支座(2-1b)连接；

在法兰盘(1-3b-4)的外沿设置有U型槽(1-3b-5)，在U型槽(1-3b-5)内穿过刻有刻度的副导向杆(4-2-1)，副导向杆(4-2-1)与主导向杆(1-1a)平行；在副导向杆(4-2-1)上还套有卡环(4-2-2)和滑动定位胶环(4-2-3)，卡环(4-2-2)设置在U型槽(1-3b-5)两侧，滑动定位胶环(4-2-3)套在卡环(4-2-2)外；卡环(4-2-2)外径大于U型槽(1-3b-5)的宽度，滑动定位胶环(4-2-3)外径大于卡环(4-2-2)内径，且内径与副导向杆(4-2-1)外径过盈配合，以防止卡环(4-2-2)与滑动定位胶环(4-2-3)在未受扰动时随意窜动；

质量块(1-3a)由质量块弹簧卡位(1-3b-1)、直线轴承(1-3b-2)、磁环(1-3b-3)和法兰盘(1-3b-4)；直线轴承(1-3b-2)、磁环(1-3b-3)在质量块内部，质量块通过直线轴承(1-3b-2)套在主导向杆(1-1a)上，磁环(1-3b-3)套在主导向杆(1-1a)上，磁环(1-3b-3)本身既为质量块一部分，又做为电子测量单元中磁致伸缩位移传感器的磁源。

2.根据权利要求1所述的中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：弹簧质量单元分为两种结构类型：双螺旋压簧质量型与单螺旋拉伸弹簧质量型；两者选其一；

单螺旋拉伸弹簧质量型：主导向杆(1-1a)上设置一个弹簧端支座(2-1b)，螺旋弹簧(1-2a)套在弹簧端支座(2-1b)与质量块(1-3a)之间，且两端分别连接弹簧端支座(2-1b)与质量块(1-3a)；

双螺旋压簧质量型：主导向杆(1-1a)上设置两个弹簧端支座(2-1b)，质量块(1-3a)设置在两个弹簧端支座(2-1b)之间，两个弹簧端支座(2-1b)与质量块(1-3a)之间均分别套有一根螺旋弹簧(1-2a)。

3.根据权利要求2所述的中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：双螺旋压簧质量型弹簧质量单元中的两根螺旋弹簧(1-2a)在安装时预压缩，其预压缩量大于或等于该测量装置的量程值；

以保证质量块(1-3a)在量程范围内运动时，两根螺旋弹簧(1-2a)时刻都处于压缩状态。

4.根据权利要求1所述的中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：主导向单元中的主导向杆既作为弹簧质量单元的导向，也是电子测量单元中的磁致伸缩位移传感器测量杆的外壳。

5.根据权利要求1所述的中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：螺旋弹簧(1-2a)与质量块(1-3a)和弹簧端支座(2-1b)的连接关系为如下三种之一：

第一种为内螺纹旋进型结构：在弹簧端支座(2-1b)与螺旋弹簧(1-2a)连接的一端设置有支座端内螺纹弹簧旋进孔(2-1a-1)，在质量块(1-3a)与螺旋弹簧(1-2a)连接的一端设置有质量端内螺纹弹簧旋进孔(1-3a-1)、螺旋弹簧(1-2a)的两端分别旋拧进支座端内螺纹弹簧旋进孔(2-1a-1)内和质量端内螺纹弹簧旋进孔(1-3a-1)内；

第二种为外螺纹旋进结构：在弹簧端支座(2-1b)与螺旋弹簧(1-2a)连接的一端设置有带有支座外弹簧螺纹(2-1c-2)的支座端弹簧旋进轴(2-1c)，在质量块(1-3a)与螺旋弹簧(1-2a)连接的一端设置有带有质量端外弹簧螺纹(1-3c-2)的质量端弹簧旋进轴(1-3c)，螺旋弹簧(1-2a)的两端分别旋拧进质量端弹簧旋进轴(1-3c)外围的质量端外弹簧螺纹(1-3c-2)和支座端弹簧旋进轴(2-1c)外围的支座外弹簧螺纹(2-1c-2)处，使得螺旋弹簧(1-2a)的两端分别套住质量端弹簧旋进轴(1-3c)和支座端弹簧旋进轴(2-1c)；

第三种为变径外螺纹旋进结构：在弹簧端支座(2-1b)与螺旋弹簧(1-2a)连接的一端设置有带有外大径螺纹(2-1d-2)的支座端大径弹簧旋进轴(2-1d)，在质量块(1-3a)与螺旋弹簧(1-2a)连接的一端设置有带有外大径螺纹(1-3d-2)的质量端大径弹簧旋进轴(1-3d)，螺旋弹簧(1-2a)为变径弹簧，螺旋弹簧(1-2a)的两端为连接端，连接端之间为工作段，螺旋弹簧(1-2a)的连接端的中径大于工作段的中径，螺旋弹簧(1-2a)的两端的连接端分别旋拧进质量端大径弹簧旋进轴(1-3d)的外大径螺纹(1-3d-2)和支座端大径弹簧旋进轴(2-1d)的外大径螺纹(2-1d-2)内使得螺旋弹簧(1-2a)的两端分别套住质量端大径弹簧旋进轴(1-3d)和支座端大径弹簧旋进轴(2-1d)。

6.根据权利要求5所述的中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：外螺纹旋进结构中的螺旋弹簧(1-2a)，与质量块(1-3a)连接端设计有尾钩(1-2a-1)，该尾钩(1-2a-1)能为拆卸装置提供着力点。

7.根据权利要求1所述的中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：电子仓(4-3a)与作为磁致伸缩位移传感器测量杆的主导向杆(1-1a)为一体连接或者通过信号线(4-4)连接；

当电子仓(4-3a)与主导向杆(1-1a)通过信号线(4-4)连接时，电子仓(4-3a)放在减震单元上，减震单元包括减震平台(5-11)和设置在减震平台(5-11)下的缓冲弹簧(5-22)，电子仓(4-3a)放在减震平台(5-11)上。

8.根据权利要求5所述的中低频冲击响应谱测量装置，其特征在于：还包括应用在变径外螺纹旋进结构中变径螺旋弹簧的制造模具，该制造模具为由两段模具用螺栓连接成的整体，其中包括变径弹簧连接端模具(5-1)、变径弹簧工作段模具(5-2)和变径弹簧过度段模具(5-3)；变径弹簧连接端模具(5-1)与变径弹簧工作段模具(5-2)为同心圆柱体，变径弹簧过度段模具(5-3)其侧表面分别与变径弹簧连接端模具(5-1)以及同心导向弹簧工作段模具(5-2)的侧面相切。

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