CN112710381B - 一种垂向振动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种垂向振动检测装置，包括壳体，壳体内靠上横向设有隔板，隔板上方为感应区域，隔板下方为振动区域，感应区域内设有感应组件，感应组件包括从上至下设置的三层，第一层为第一橡胶块，第二层为电阻应变片，第三层包括磁控弹性体和分别位于磁控弹性体左右两侧的第二橡胶块，第一橡胶块、电阻应变片、第二橡胶块和磁控弹性体互相紧密安装在一起，电阻应变片上设有引线，引线末端穿过壳体上的走线孔引出到壳体外；振动区域内设有位于磁控弹性体正下方的磁性振动质量块，磁性振动质量块底部与壳体底部之间连接有弹簧，磁性振动质量块的两侧均竖向设有导向机构，使得磁性振动质量块仅能竖向振动。能够准确检测出物体的垂向振动。

Description

一种垂向振动检测装置

技术领域

本发明涉及振动检测技术领域，涉及一种垂向振动检测装置。

背景技术

根据有关部门统计，在结构损坏中80％是长期振动导致的疲劳损伤，这种振动疲劳损伤往往会造成很大的危害，历史上曾经发生过大型客机因为一枚螺栓因振动疲劳断裂导致机毁人亡的事故，大型气轮发电机组曾因轴承振动疲劳使转子断成数段，美国的塔柯马大桥因风振而断裂，在工程中因振动带来重大损失的案例不胜枚举。另外，当振动超过一定的限度时，就会破坏人与环境、人与机器之间的和谐关系，损害人体健康。因此对于有害振动的检测是工程及社会生活中迫切需要解决的问题。

目前的振动检测方法按照信号转换方式的不同，主要可分为电测法、机械法和光学法。电测法是将被测对象的振动量转换为电量，然后用电量测试仪器进行测量，此方法灵敏度高，频率范围及动态、线性范围较宽，便于分析及遥测，但易受电磁场干扰影响；机械法是利用杠杆原理将振动量放大后直接记录下来，这种检测方法抗干扰能力强，但频率范围及动态范围窄、检测时会给工件加上一定的负荷，影响检测结果，主要用于低频大幅振动的测量；根据主要测量方法的对比，电测法仍是当前最广泛使用的方法。在众多的检测方法中，检测装置敏感材料是装置的重要基础。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种垂向振动检测装置。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种垂向振动检测装置，包括壳体，所述壳体内靠上横向设有隔板，所述隔板上方为感应区域，所述隔板下方为振动区域，所述感应区域内设有感应组件，所述感应组件包括从上至下设置的三层，第一层为第一橡胶块，第二层为电阻应变片，第三层包括磁控弹性体和分别位于磁控弹性体左右两侧的第二橡胶块，第一橡胶块、电阻应变片、第二橡胶块和磁控弹性体互相紧密安装在一起，所述第一橡胶块的顶部与壳体顶部固定在一起，所述第二橡胶块和磁控弹性体的底部均固定在隔板上，所述电阻应变片上设有引线，所述引线末端穿过壳体上的走线孔引出到壳体外；

所述振动区域内设有位于磁控弹性体正下方的磁性振动质量块，所述磁性振动质量块底部与壳体底部之间连接有弹簧，所述磁性振动质量块的两侧均竖向设有导向机构，使得磁性振动质量块仅能竖向振动。

上述方案中：所述磁性振动质量块包括第一永磁体和用于放置第一永磁体的带有上开口的安装座。

上述方案中：所述导向机构均包括竖向设置的竖向滑轨，所述竖向滑轨上滑动连接有滑块，所述滑块均与安装座左右两侧的连接支耳固定连接。

上述方案中：所述竖向滑轨的顶部均设有防脱限位块。防止磁性振动质量块振动时脱离竖向滑轨。

上述方案中：所述防脱限位块为硬质橡胶制成，所述第一橡胶块、第二橡胶块均为具有弹性的橡胶制成。电阻应变片产生形变时会跟随形变，有利于电阻应变片电阻值的改变。

上述方案中：磁控弹性体内部软磁颗粒平行链状结构垂直于所述电阻应变片。

上述方案中：所述壳体外底部设有吸附机构。通过吸附机构能够将壳体紧紧的吸附在被测物体上，提高检测装置与被测物体之间的紧密结合程度，提高振动检测准确度。

上述方案中：所述吸附机构为沿壳体左右对称中心对称设置的第二永磁体和第三永磁体。

上述方案中：所述壳体底部设有供第二永磁体和第三永磁体安装的安装孔，所述第二永磁体和第三永磁体沉入到安装孔内，并与壳体底部齐平。壳体底部更加平整，提高吸附稳定性。

上述方案中：两个所述滑块均为滚珠滑块。减少摩擦力，降低损耗，能够更完整的还原振动幅度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、与现有技术中采用电磁铁和永磁体的磁生电的检测方式相比，本发明采用的是磁控弹性体，对磁场力变化的检测更加灵敏，检测精度更高，能够在磁场发生变化时产生形变，采用的电阻应变片能够检测出磁控弹性体的形变，通过磁控弹性体的形变改变自身电阻值，从而实现对振动幅度的检测，同时也为振动检测的技术拓展提供了新的技术思路；

2、设置的弹簧和磁性振动质量块能够很好的模拟外部测量物体的振动，保障检测精准度；

3、设置的第一橡胶块和第二橡胶块用于固定和保护电阻应变片和磁控弹性体，为电阻应变片和磁控弹性体在振动过程中提供缓冲，避免在检测过程中，由于振动将电阻应变片和磁控弹性体振坏，提高使用年限；

4、设置的导向机构能够很好的限定磁性振动质量块仅能竖向运动，从而避免磁性振动质量块进行其他方向的振动，避免对检测产生的误差，进一步确保检测精准度；除此之外还能避免由于振动过程中产生的偏移而撞击壳体内壁，保护磁性振动质量块不受撞击，进一步提高装置的使用年限。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种垂向振动检测装置，包括壳体1，壳体1内靠上横向设有隔板2，隔板2上方为感应区域，隔板2下方为振动区域。感应区域内设有感应组件8，感应组件8包括从上至下设置的三层。第一层为第一橡胶块3，第二层为电阻应变片4，第三层包括磁控弹性体6和分别位于磁控弹性体6左右两侧的第二橡胶块5。最好是，第二橡胶块都为长方体结构，且位置对称。第一橡胶块3、电阻应变片4、第二橡胶块5和磁控弹性体6互相紧密安装在一起，第一橡胶块3的顶部与壳体1顶部固定在一起，第二橡胶块5和磁控弹性体6的底部均固定在隔板2上。其中，两个第二橡胶块和磁控弹性体的下表面都与隔板2粘结，且两个第二橡胶块和磁控弹性体之间紧密接触而无胶结，都置于同一高度的水平位置。电阻应变片4上设有引线9，引线9末端穿过壳体1上的走线孔10引出到壳体1外。

振动区域内设有位于磁控弹性体6正下方的磁性振动质量块16，磁性振动质量块16底部与壳体1底部之间连接有弹簧18。磁性振动质量块16的两侧均竖向设有导向机构，使得磁性振动质量块16仅能竖向振动。

最好是，磁性振动质量块16包括第一永磁体14和用于放置第一永磁体14的带有上开口的安装座15。

最好是，导向机构均包括竖向设置的竖向滑轨17，竖向滑轨17上滑动连接有滑块18，滑块18均与安装座15左右两侧的连接支耳7固定连接。

最好是，竖向滑轨17的顶部均设有防脱限位块11。防止磁性振动质量块16振动时脱离竖向滑轨17。

最好是，防脱限位块11为硬质橡胶制成，第一橡胶块3、第二橡胶块5均为具有弹性的橡胶制成。电阻应变片产生形变时会跟随形变，有利于电阻应变片电阻值的改变。

最好是，磁控弹性体6内部软磁颗粒平行链状结构垂直于电阻应变片4。

最好是，壳体1外底部设有吸附机构。通过吸附机构能够将壳体紧紧的吸附在被测物体上，提高检测装置与被测物体之间的紧密结合程度，提高振动检测准确度。

最好是，吸附机构为沿壳体1左右对称中心对称设置的第二永磁体19和第三永磁体13。

最好是，壳体1底部设有供第二永磁体19和第三永磁体13安装的安装孔，第二永磁体19和第三永磁体13沉入到安装孔内，并与壳体1底部齐平。壳体1底部更加平整，提高吸附稳定性。

最好是，两个滑块12均为滚珠滑块。减少摩擦力，降低损耗，能够更完整的还原振动幅度。

其中，磁控弹性体为长方体结构，即为公知的磁流变弹性体，其由橡胶基体与软磁颗粒复合而成，软磁颗粒在橡胶基体内部包含大量平行链状结构，在本发明中，软磁颗粒平行链状结构垂直于所述电阻应变片。

其中，第一永磁体为长方体结构，与所述第二永磁体与第三永磁体材料相同，且充磁方向与上下表面垂直。

垂向振动检测装置安装于被测物体上，当被测物体被迫产生垂向振动时，所述安装座15与第一永磁体14构成的质量块与弹簧18整体形成弹簧振子跟随外界的垂向振动。第一永磁体14在垂直振动过程中，将循环往复逼近和远离磁控弹性体6。当磁控弹性体6时受到永磁体产生的强磁场作用时，其内部软磁颗粒链中的相邻颗粒之间将产生强相互力学作用，当外界磁力线方向与软磁颗粒链平行时，颗粒间相互作用最强。磁控弹性体6宏观表现为对外产生法向作用力，且本发明中所述第一永磁体14设置产生平行与软磁颗粒链的磁场。在振动过程中，第一永磁体14逼近磁控弹性体6，对磁控弹性体6将有着更强的磁作用，而远离磁控弹性体6其磁作用随之衰减；根据外界振动强度的不同，弹簧振子的振动幅度也会随之呈现正比例关系。而不同的振幅下逼近与远离的距离与磁控弹性体6产生的法向力间也存在正比例关系；磁控弹性体6的法向力作用于电阻应变片4，将导致电阻应变片4出现形变并改变其电阻值，且形变量与作用力大小呈正比；因此，根据外界振动量的不同，电阻应变片4将随之正比例的实时改变电阻值，从而实现垂向振动的检测。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种垂向振动检测装置，其特征在于：包括壳体（1），所述壳体（1）内靠上横向设有隔板（2），所述隔板（2）上方为感应区域，所述隔板（2）下方为振动区域，所述感应区域内设有感应组件（8），所述感应组件（8）包括从上至下设置的三层，第一层为第一橡胶块（3），第二层为电阻应变片（4），第三层包括磁控弹性体（6）和分别位于磁控弹性体（6）左右两侧的第二橡胶块（5），第一橡胶块（3）、电阻应变片（4）、第二橡胶块（5）和磁控弹性体（6）互相紧密安装在一起，所述第一橡胶块（3）的顶部与壳体（1）顶部固定在一起，所述第二橡胶块（5）和磁控弹性体（6）的底部均固定在隔板（2）上，所述电阻应变片（4）上设有引线（9），所述引线（9）末端穿过壳体（1）上的走线孔（10）引出到壳体（1）外；

所述振动区域内设有位于磁控弹性体（6）正下方的磁性振动质量块（16），所述磁性振动质量块（16）底部与壳体（1）底部之间连接有弹簧（18），所述磁性振动质量块（16）的两侧均竖向设有导向机构，使得磁性振动质量块（16）仅能竖向振动。

2.根据权利要求1所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：所述磁性振动质量块（16）包括第一永磁体（14）和用于放置第一永磁体（14）的带有上开口的安装座（15）。

3.根据权利要求2所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：所述导向机构均包括竖向设置的竖向滑轨（17），所述竖向滑轨（17）上滑动连接有滑块（12），所述滑块（12）均与安装座（15）左右两侧的连接支耳（7）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：所述竖向滑轨（17）的顶部均设有防脱限位块（11）。

5.根据权利要求4所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：所述防脱限位块（11）为硬质橡胶制成，所述第一橡胶块（3）和第二橡胶块（5）均为具有弹性的橡胶制成。

6.根据权利要求1所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：磁控弹性体（6）内部软磁颗粒平行链状结构垂直于所述电阻应变片（4）。

7.根据权利要求1所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：所述壳体（1）外底部设有吸附机构。

8.根据权利要求7所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：所述吸附机构为沿壳体（1）左右对称中心对称设置的第二永磁体（19）和第三永磁体（13）。

9.根据权利要求8所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：所述壳体（1）底部设有供第二永磁体（19）和第三永磁体（13）安装的安装孔，所述第二永磁体（19）和第三永磁体（13）沉入到安装孔内，并与壳体（1）底部齐平。

10.根据权利要求3所述的一种垂向振动检测装置，其特征在于：两个所述滑块（12）均为滚珠滑块。

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