CN113465852A - 一种振动条件下振动系统的动态对中方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振动条件下振动系统的动态对中方法，S1、测距模块多次测量动圈与测距模块之间的距离并将输送至控制模块内；S2、求取若干距离的平均值；S3、平均值是否大于对中值，若是进入步骤S4，若否进入步骤S5；S4、第一差值是否大于第一误差值，若是则对气囊放气，若否则保持当前状态；S5、第二差值是否大于第一误差值，若是则对气囊充气，若否则保持当前状态。通过上述方法，根据对差值的判断来确定对气囊的操作，通过对气囊充气或放气的方式来调整对中状态的位置，修正因外界因素影响而造成对中不准确的状态，整体结构简单，控制方便，即使倾斜也不会影响对中效果，同时精度高，实现自动动态控制。

Description

一种振动条件下振动系统的动态对中方法

技术领域

本发明涉及振动试验技术领域，尤其是涉及一种振动条件下振动系统的动态对中方法。

背景技术

电动振动台能够模拟各种振动力学环境，广泛的用于汽车零部件、电子元器件、航空航天产品应力筛选等多种典型振动的模拟试验。

电动振动台主要由台体、动圈以及位于动圈底部的气囊组成，动圈相对于台体作往复运动，气囊具有支撑的效果；在进行振动试验时，台体的受力容易受外界因素影响，例如实验体的质量，外界的气压等因素，而此时气囊内的气压并没有发生变化，会导致动圈上浮或下沉，使得在进行试验时动圈的中心位置发生变化，轻则不能模拟试验体真实的受力环境，影响试验质量，重则会对台体造成损坏，出现故障。

因此，保证电动振动台具有良好的对中效果，对振动试验有着重要的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在外界因素发生改变时能够及时调整对中状态的振动条件下振动系统的动态对中方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种振动条件下振动系统的动态对中方法，该振动系统包括振动台、设置于振动台动圈底部的气囊、设置在振动台台体上的测距模块以及控制模块，所述的动态对中方法为：

S1、选取一段时间，测距模块在该段时间内多次测量动圈与测距模块之间的距离并将该距离信号输送至控制模块内；

S2、控制模块求取该段时间内测距模块测得若干距离的平均值；

S3、在控制模块内设置有对中值，将平均值与对中值进行对比，判断平均值是否大于对中值，若是则进入步骤S4，若否则进入步骤S5；

S4、在控制模块内设置有第一误差值，平均值与对中值求差得到第一差值，将第一差值与第一误差值进行对比，判断第一差值是否大于第一误差值，若是则对气囊放气，若否则保持当前状态；

S5、对中值与平均值求差得到第二差值，将第二差值与第一误差值进行对比，判断第二差值是否大于第一误差值，若是则对气囊充气，若否则保持当前状态。

进一步具体的，在所述的步骤S4中在控制模块内设置第二误差值，当第一差值大于第一误差值时，再判断第一差值是否大于第二误差值，若是则以内置于控制模块的设定时间进行放气，若否则以1/2的设定时间放气。

进一步具体的，在所述的步骤S5中在控制模块内设置第二误差值，当第二差值大于第一误差值时，再判断第二差值是否大于第二误差值，若是则以内置于控制模块的设定时间进行充气，若否则以1/2的设定时间充气。

进一步具体的，在所述的步骤S2中判断若干距离是否相等，若是则微调测距模块采样间隔的时间。

进一步具体的，在所述的步骤S2中选取若干距离中的最大值与最小值，以最大值与最小值求取平均值。

进一步具体的，所述的第一误差值为5％×对中值。

进一步具体的，所述的第二误差值为20％×对中值。

进一步具体的，所述的设定时间为0.5s。

进一步具体的，所述的步骤S1中的一段时间为0.5s。

进一步具体的，在所述的步骤S4或者步骤S5完成之后，返回步骤S1继续循环。

本发明的有益效果是：通过上述方法，根据对差值的判断来确定对气囊的操作，通过对气囊充气或放气的方式来调整对中状态的位置，修正因外界因素影响而造成对中不准确的状态，整体结构简单，控制方便，即使倾斜也不会影响对中效果，同时精度高，实现自动动态控制。

附图说明

图1是本发明振动系统的结构示意图；

图2是本发明动态对中方法的逻辑流程图；

图3是本发明气囊充气的逻辑流程图；

图4是本发明气囊放气的逻辑流程图；

图5是本发明动态对中方法的软件处理流程。

图中：1、台体；2、动圈；3、气囊；4、测距模块；5、控制模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示振动系统包括振动台、设置于振动台动圈2底部的气囊3、设置在振动台台体1上的测距模块4以及控制模块5，振动台台体1由一固定的缸体结构组成，振动台动圈2设置在缸体内，并能够沿着缸体的中轴线上下往复运动，试验体放置在动圈2上，实现振动试验的效果；在气囊3上设置有一个进气口与一个出气口，气囊3的进气口连接充气泵，气囊3的出气口连接抽气泵，并在进气口上设置进气阀，在出气口上设置出气阀，进气阀与出气阀通过控制模块5加以控制，控制模块5内置用于处理测距模块4信息的软件。

如图2所示基于上述振动系统，设计一种振动条件下振动系统的动态对中方法，所述的动态对中方法为：

S1、选取一段时间T，该段时间T根据需求进行控制，在本方案中该段时间T为0.5s，测距模块4在该段时间T内多次测量动圈2与测距模块4之间的距离并将该距离信号输送至控制模块5内，测距模块4在本方案中选择激光测距仪，激光测距仪的响应时间为1.5ms，可以在该段时间T内进行多次测量，由于振动系统的振动频率高于激光测距仪的响应时间，故单次采样不能反应当前的振动幅度，故进行多次采样以达到最接近试验值。

S2、控制模块5求取该段时间内测距模块4测得若干距离的平均值H，在在计算平均值H时，可以有两种方式，第一种将所得的所有距离值求平均值H，第二种对所有距离值进行判断，得到所有距离值中的最大值与最小值，通过最大值与最小值求得平均值H，在本方案中采用第二种方式进行。

而在求平均值H的过程中，若选取的该段时间T与振动系统的振动频率呈倍频关系时，激光测距仪选取的所有距离均不能反应出所需的距离值，导致计算出来的平均值H不符合所需，故当出现上述情况时，通过手动或者自动微调激光测距仪采样区间的时间，即减少或增加两次采样之间的时间间隔。

该段时间T与振动系统的振动频率呈倍频关系的判断，可以有两种方式，第一种方式通过人肉眼观察动圈2运动的最大值与最小值，并与采集到的进行对比，若采集到的最大值、最小值与肉眼观察值相差较大，则说明需要进行调整；第二种方式通过控制模块5对采集到的所有距离值进行判断，判断所有距离是否相等(若呈现倍频关系则所有距离相等)，若相等则需要进行调整。

S3、根据振动系统出厂时的特点以及机械结构，在控制模块5内预先设置有对中值H1，该对中值H1能够保证振动系统的最好试验状态；将步骤S2中计算得到平均值H与对中值H1进行对比，此时判断平均值H是否大于对中值H1，若是则说明振动系统中的动圈2的中心高于对中值H1此时进入步骤S4操作，若否则说明振动系统中的动圈2的中心低于对中值H1此时进入步骤S5操作。

S4、在控制模块5的软件内预先手动输入设置第一误差值Δ1，第一误差值Δ1为5％×对中值H1(Δ1＝5％×H1)，该第一误差值Δ1用于判断动圈2偏移的程度，平均值H与对中值H1求差得到第一差值ΔH1(即ΔH1＝H-H1)，将第一差值ΔH1与第一误差值Δ1进行对比，判断第一差值ΔH1是否大于第一误差Δ1值，若是(即ΔH1＞Δ1)则说明动圈2向上偏移程度超出设定范围，此时通过抽气泵对气囊3进行放气，若否(即ΔH1≤Δ1)则说明动圈2向上偏移程度在允许范围内可继续保持当前状态，气囊3既不放气也不充气。

S5、步骤S4中的第一误差值Δ1也可以应用到该步骤中，对中值H1与平均值H求差得到第二差值ΔH2(即ΔH2＝H1-H)，将第二差值ΔH2与第一误差值Δ1进行对比，判断第二差值ΔH2是否大于第一误差值Δ1，若是(即ΔH2＞Δ1)则说明动圈2向下偏移程度超出设定范围，此时通过充气泵对气囊3进行充气，若否(即ΔH2≤Δ1)则说明动圈2向下偏移程度在允许范围内可继续保持当前状态，气囊3既不放气也不充气。

在上述所有步骤结束之后，返回步骤S1可继续进行循环，在试验过程中根据具体情况自动进行调整对中状态，使得在外界因素因为各种原因突变的情况下，振动系统始终处于合适的对中状态，使得试验结果更加趋向于真实状态。

基于上述方法，为了能够很好的控制充放气的状态，在控制模块5的软件内再设置一第二误差值Δ2，第二误差值Δ2为20％×对中值H1(Δ2＝20％×H1)，同时设置充气与放弃的时间为设定时间t，t＝0.5s。

在步骤S4中，如图3所示当第一差值ΔH1大于第一误差值Δ1时(即ΔH1＞Δ1)，再判断第一差值ΔH1是否大于第二误差值Δ2，若是(即ΔH1＞Δ2)则说明动圈2向上偏移过大影响试验效果，此时通过抽气泵以设定时间(0.5s)对气囊3进行放气操作，若否(即ΔH1≤Δ2)则说明动圈2向上偏移偏大，此时通过抽气泵以1/2的设定时间(0.25s)对气囊3进行放气操作。

在步骤S5中，如图4所示当第二差值ΔH2大于第一误差值Δ1时(即ΔH2＞Δ1)，再判断第二差值ΔH2是否大于第二误差值Δ2，若是(即ΔH2＞Δ2)则说明动圈2向下偏移过大影响试验效果，此时通过充气泵以设定时间(0.5s)对气囊3进行充气操作，若否(即ΔH2≤Δ2)则说明动圈2向下偏移偏大，此时通过充气泵以1/2的设定时间(0.25s)对气囊3进行充气操作。

如图5所示软件内部的运行逻辑为：

第一步，对内置的变量进行初始化；

第二步，读取软件内设置的对中值H并开启定时器；

第三步，计数器值设置为当前值并开启求和使能；

第四步，软件判断该段时间T是否结束，若是则关闭求和使能并计算平均值，若否则对接收的信息进行处理后等待该段时间T结束；

第五步、将平均值H与对中值H1进行对比，若超过设定的误差值则控制气囊充放气，若没有超过设定的误差值则返回第三步继续运行；

第六步，软件判断系统是否存在异常，若是则说明振动系统不能正常工作，软件保存异常值并上传报告，若否则返回第三步继续运行。

综上，通过上述对中方法，根据对差值的判断来确定对气囊的操作，通过对气囊充气或放气的方式来调整对中状态的位置，修正因外界因素影响而造成对中不准确的状态，整体结构简单，控制方便，即使倾斜也不会影响对中效果，同时精度高，实现自动动态控制。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种振动条件下振动系统的动态对中方法，该振动系统包括振动台、设置于振动台动圈底部的气囊、设置在振动台台体上的测距模块以及控制模块，其特征在于，所述的动态对中方法为：

S1、选取一段时间，测距模块在该段时间内多次测量动圈与测距模块之间的距离并将该距离信号输送至控制模块内；

S2、控制模块求取该段时间内测距模块测得若干距离的平均值；

S3、在控制模块内设置有对中值，将平均值与对中值进行对比，判断平均值是否大于对中值，若是则进入步骤S4，若否则进入步骤S5；

S4、在控制模块内设置有第一误差值，平均值与对中值求差得到第一差值，将第一差值与第一误差值进行对比，判断第一差值是否大于第一误差值，若是则对气囊放气，若否则保持当前状态；

S5、对中值与平均值求差得到第二差值，将第二差值与第一误差值进行对比，判断第二差值是否大于第一误差值，若是则对气囊充气，若否则保持当前状态。

2.根据权利要求1所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，在所述的步骤S4中在控制模块内设置第二误差值，当第一差值大于第一误差值时，再判断第一差值是否大于第二误差值，若是则以内置于控制模块的设定时间进行放气，若否则以1/2的设定时间放气。

3.根据权利要求1所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，在所述的步骤S5中在控制模块内设置第二误差值，当第二差值大于第一误差值时，再判断第二差值是否大于第二误差值，若是则以内置于控制模块的设定时间进行充气，若否则以1/2的设定时间充气。

4.根据权利要求1所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，在所述的步骤S2中判断若干距离是否相等，若是则微调测距模块采样间隔的时间。

5.根据权利要求1所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，在所述的步骤S2中选取若干距离中的最大值与最小值，以最大值与最小值求取平均值。

6.根据权利要求1所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，所述的第一误差值为5％×对中值。

7.根据权利要求2或3所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，所述的第二误差值为20％×对中值。

8.根据权利要求2或3所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，所述的设定时间为0.5s。

9.根据权利要求1所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，所述的步骤S1中的一段时间为0.5s。

10.根据权利要求1所述的振动条件下振动系统的动态对中方法，其特征在于，在所述的步骤S4或者步骤S5完成之后，返回步骤S1继续循环。

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