CN205157150U - 一种磁流变弹性体夹层梁振动响应测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁流变弹性体夹层梁振动响应测试系统，主要由计算机、采集卡、功率放大器、激振器、加速度传感器、磁流变弹性体夹层梁、一对永久磁铁及支架组成。工作时，调整好一对永久磁铁的位置，采集卡发出的信号通过功率放大器驱动激振器工作，磁流变弹性体夹层梁在激振器的作用下发生振动。操作人员通过计算机设置扫频信号，可实时控制激振器的振动，导致夹层梁的振动规律发生变化。计算机通过LabVIEW对加速度传感器检测到的信号进行处理，可得到夹层梁固有频率及振幅等振动响应结果。该测试系统具有可靠性高、实时数据处理快的优势，特别适合于不同磁场作用下磁流变弹性体夹层梁的振动响应检测。

Description

一种磁流变弹性体夹层梁振动响应测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种夹层梁振动响应测试系统，尤其涉及一种磁流变弹性体夹层梁振动响应测试系统。

背景技术

机械和土木工程等领域存在着较多的振动问题，一般情况下振动都是有危害的，因此需要进行振动控制研究。磁流变材料在振动控制方面具有广泛的应用前景，尤其是在变刚度振动控制领域。

磁流变液作为一种重要的新型智能材料，广泛应用于振动半主动控制系统，但是磁流变液存在着密封困难、稳定性差等缺点，阻碍了其在振动控制领域的应用。磁流变弹性体作为磁流变液固体形态，不仅克服了上述缺点，还具有响应快、性能稳定的优点。因此利用磁流变弹性体设计刚度可变的半主动控制器具有重要意义。

利用非均匀磁场作用下磁流变弹性体夹层梁振动微分方程和ANSYS模态仿真发现，在外加磁场的作用下，磁流变弹性体夹层梁的刚度和振动频率增大，振幅减小。通过改变外加磁场，可以实现对夹层梁一定范围内的智能控制。磁流变弹性体夹层梁作为一种振动控制结构显示出广阔的应用前景。

目前关于磁流变弹性体夹层梁的振动测试系统比较少见，而传统的机械振动测试系统所需的仪器较多、测试时间长、成本较高。因此，设计出一种低成本、操作简单、同时方便灵活的磁流变弹性体夹层梁振动检测装置是一个亟需解决的问题，同时也为磁流变弹性体广泛工程应用奠定基础。

发明内容

为了解决背景技术所存在的问题及探究不同磁场作用下磁流变弹性体夹层梁的振动规律，本实用新型提供了一种磁流变弹性体夹层梁振动响应测试系统。该测试系统基于磁流变弹性体刚度及阻尼可变的特点，以虚拟仪器为基础，结合必要的硬件设备，实时采集和处理数据，同时也可对响应结果进行存储和显示。当左右移动一对永久磁铁时，可以分析磁流变弹性体夹层梁在不同位置下的刚度和固有频率变化；当上下移动一对永久磁铁时，可以得出不同大小磁场下夹层梁的振动规律。该测试系统既克服了一般测试系统可靠性低、响应速度慢、容易受外部环境干扰的问题，又能实现计算机方便地设置、调节激励信号，采集卡快速实现模数转换，从而准确地完成磁流变弹性体夹层梁的振动响应测试。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：计算机(1)、采集卡(2)、功率放大器(3)、激振器(4)、加速度传感器Ⅰ(5)、加速度传感器Ⅱ(6)、磁流变弹性体夹层梁(7)、一对永久磁铁(8)及支架(9)；薄铝板Ⅰ(10)、磁流变弹性体(12)及薄铝板Ⅱ(11)粘合在一起构成磁流变弹性体夹层梁(7)；磁流变弹性体夹层梁(7)的一端固定在支架(9)上，形成悬臂梁；功率放大器(3)的输入端与采集卡(2)的一个端口相连，功率放大器(3)的输出端与激振器(4)的输入端相连；激振器(4)的输出端螺杆与磁流变弹性体夹层梁(7)固定连接，并通过螺帽紧固；加速度传感器Ⅰ(5)固定安装在激振器(4)的输出端螺杆上；加速度传感器Ⅱ(6)固定安装在磁流变弹性体夹层梁(7)上表面的右端部；加速度传感器Ⅰ(5)和加速度传感器Ⅱ(6)的输出信号端口分别与采集卡(2)的两个端口相连；一对永久磁铁(8)分别放置于支架(9)上，并且距离磁流变弹性体夹层梁(7)上表面和下表面20cm；左右移动一对永久磁铁(8)，可实现不同磁场作用位置时磁流变弹性体夹层梁(7)的振动响应测试，上下移动一对永久磁铁(8)时，可实现不同大小磁场下磁流变弹性体夹层梁(7)的振动响应测试；计算机(1)通过LabVIEW产生的扫频信号经采集卡(2)传至功率放大器(3)；激振器(4)在功率放大器(3)的驱动下带动磁流变弹性体夹层梁(7)产生振动；激励处的振动信号被加速度传感器Ⅰ(5)拾取后传输到采集卡(2)；加速度传感器Ⅱ(6)检测到夹层梁的振动响应信号传输到采集卡(2)；计算机(1)对振动响应信号进行分析处理，得到磁流变弹性体夹层梁(7)的在非均匀磁场作用下振动频率ω、刚度k、损耗因子η等响应结果的变化规律。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

磁流变弹性体夹层梁振动响应测试系统是一种基于LabVIEW虚拟仪器的振动测试系统，可完成不同位置和不同大小磁场作用下磁流变弹性体夹层梁的振动响应测试。通过LabVIEW可设置扫频信号的频率，就可以测得不同激励信号下磁流变弹性体夹层梁的振动规律，在LabVIEW界面上不仅可以观察到时域和频域信号，还可以观察信号的均方根、谐波失真。该测试系统将振动测试技术、计算机技术、虚拟仪器技术结合在一起，构建以计算机设备为核心的振动测试装置，使该装置能够方便地进行磁流变弹性体夹层梁振动测试，并精确地施加振动激励，拾取振动信号，极大地提高了效率，降低了系统综合成本。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型磁流变弹性体夹层梁结构示意图。

图3是本实用新型振动信号传输图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1和图2所示，本实用新型包括计算机、采集卡、功率放大器、激振器、加速度传感器Ⅰ、加速度传感器Ⅱ、磁流变弹性体夹层梁、一对永久磁铁及支架。其中，薄铝板Ⅰ、磁流变弹性体及薄铝板Ⅱ粘合在一起构成磁流变弹性体夹层梁。

图3是本实用新型振动信号传输图。该振动响应测试系统可以检测不同边界条件下磁流变弹性体夹层梁的振动特性，包括固支、简支及悬臂夹层梁。操作人员改变一对永久磁铁的位置，产生不同的磁场，就可以得到不同磁场条件下磁流变弹性体夹层梁的振动响应规律。加速度传感器Ⅰ和加速度传感器Ⅱ拾取的振动响应信号经A/D转换后通过采集卡送入计算机分析处理。

本实用新型工作原理如下：

测试系统工作前，先将磁流变弹性体夹层梁固定在支架上，调整好一对永久磁铁水平方向位置，通过高斯仪测得一对永久磁铁在磁流变弹性体夹层梁处产生磁场的大小，接着调整一对永久磁铁垂直方向的间距，使得产生的磁场大小符合测试要求。开始测试时，计算机发出的扫频信号经采集卡通过D/A转换传输到功率放大器，在功率放大器的驱动下，激振器带动磁流变弹性体夹层梁振动。加速度传感器Ⅰ和加速度传感器Ⅱ拾取到振动响应信号，经A/D转换后通过采集卡送入计算机，通过LabVIEW进行分析处理。

另外，测试分析时可移除一对永久磁铁，观察磁流变弹性体夹层梁在无磁场作用下的振动规律。从而对比研究有、无磁场及不同磁场条件下磁流变弹性体夹层梁振动频率ω、刚度k、损耗因子η等振动响应的变化规律。

Claims (1)

1.一种磁流变弹性体夹层梁振动响应测试系统，其特征在于包括：计算机(1)、采集卡(2)、功率放大器(3)、激振器(4)、加速度传感器Ⅰ(5)、加速度传感器Ⅱ(6)、磁流变弹性体夹层梁(7)、一对永久磁铁(8)及支架(9)；薄铝板Ⅰ(10)、磁流变弹性体(12)及薄铝板Ⅱ(11)粘合在一起构成磁流变弹性体夹层梁(7)；磁流变弹性体夹层梁(7)的一端固定在支架(9)上，形成悬臂梁；功率放大器(3)的输入端与采集卡(2)的一个端口相连，功率放大器(3)的输出端与激振器(4)的输入端相连；激振器(4)的输出端螺杆与磁流变弹性体夹层梁(7)固定连接，并通过螺帽紧固；加速度传感器Ⅰ(5)固定安装在激振器(4)的输出端螺杆上；加速度传感器Ⅱ(6)固定安装在磁流变弹性体夹层梁(7)上表面的右端部；加速度传感器Ⅰ(5)和加速度传感器Ⅱ(6)的输出信号端口分别与采集卡(2)的两个端口相连；一对永久磁铁(8)分别放置于支架(9)上，并且距离磁流变弹性体夹层梁(7)上表面和下表面20cm；计算机(1)通过LabVIEW产生的扫频信号经采集卡(2)传至功率放大器(3)；激振器(4)在功率放大器(3)的驱动下带动磁流变弹性体夹层梁(7)产生振动；激励处的振动信号被加速度传感器Ⅰ(5)拾取后传输到采集卡(2)；加速度传感器Ⅱ(6)检测到夹层梁的振动响应信号传输到采集卡(2)；计算机(1)对振动响应信号进行分析处理。