CN2819203Y - 电动振动台台面中心静态和动态保持器 - Google Patents

Abstract

一种电动振动台台面中心静态和动态保持器，其特征在于：包括劈、电涡流传感器、信号转换器以及三通电磁阀；劈作为被测金属体固定在动圈上，其被测表面为光滑的斜面，斜面的斜向与台面振动方向一致；电涡流传感器固定在台体上，其探头面对劈的斜面相隔布置；电涡流传感器的感应信号经信号转换器处理后输出一与动圈位移线性相关的电压信号；该电压信号一路与来自信号源的正弦或随机交变信号叠加后送功率放大器，以此构成负反馈控制电路，对台面中心漂移进行动态补偿；另一路接三通电磁阀的控制端，通过三通电磁阀控制支撑气囊充气或放气通道的开启或关闭，对台面中心漂移进行静态补偿。本方案能够同时对台面中心漂移进行动态和静态补偿，自动控制台面的静态和动态中心位置，而且结构简单，工作可靠，控制精度高。

Description

电动振动台台面中心静态和动态保持器

技术领域

本实用新型涉及振动试验装置中的一种电动振动台，具体涉及这种电动振动台台面中心静态和动态的保持器。

背景技术

振动试验台是一种对产品或部件进行振动模拟试验的设备，通过这样的试验可以评定一个产品的抗震性能，为考核该产品质量提供合理依据，因此广泛应用于航天、航空、船舶、汽车、电子、通讯、家电和仪器仪表等行业。

电动振动台是利用电磁振动原理设计的，其结构主要由台体、磁缸、励磁绕组、动圈、支承导向装置以及冷却装置等几部分组成。基本工作原理为：绕制在磁缸上的励磁绕组通入直流电产生恒定磁场，带有工作台面和驱动线圈的动圈通有交变电流产生交变磁场，将产生交变磁场的动圈位于恒定磁场中，由于交变磁场与恒定磁场之间相互作用，产生出一定的激振力，推动工作台面围绕振动中心来回振动。

电动振动台在工作状态下，如何保持台面处于静态和动态中心位置是十分重要的。目前国外和国内的电动振动台都使用空气弹簧支撑试件和动圈的重量，用光电管加指示器来检测台面是否处于中心位置，在装夹或卸载试件时，气囊的压力变化会引起台面中心漂移，这时光电管的检测结果由指示器显示，通过手工操作气泵对气囊进行充气或放气，以保持台面静态中心位置。然而，振动台由于多种原因，在低频大位移振动时振动台面动态中心也会漂移中心位置，这种动态漂移难以控制，这样就不能达到系统的最大位移值。总之，目前光电式中心保持器存在的问题是：1、不能定量精确的确定台面中心漂移中心的距离，所以只能对台面中心漂移进行静态补偿，不能同时对台面中心漂移进行动态补偿；2、长时间使用后，堆积的灰尘会影响控制精度，甚至不能工作；3、对静态补偿采用手工调整方式，换一个试件必须重新调整，操作烦琐。

发明内容

本实用新型提供一种电动振动台台面中心静态和动态保持器，其目的在于同时对台面中心漂移进行动态和静态补偿，自动控制台面在工作状态下的静态和动态中心位置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电动振动台台面中心静态和动态保持器，包括劈、电涡流传感器、信号转换器以及三通电磁阀；劈作为被测金属体固定在动圈上，其被测表面为光滑的斜面，斜面的斜向与台面振动方向一致；电涡流传感器固定在台体上，其探头面对劈的斜面相隔布置；电涡流传感器的感应信号经信号转换器处理后输出一与动圈位移线性相关的电压信号；该电压信号一路与来自信号源的正弦或随机交变信号经叠加电路叠加后送功率放大器，功率放大器的输出接驱动线圈，以此构成负反馈控制电路，对台面中心漂移进行动态补偿；另一路接三通电磁阀的控制端，通过三通电磁阀控制支撑气囊充气或放气通道的开启或关闭，对台面中心漂移进行静态补偿。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述信号转换器(亦称“前置器”)由振荡器、检波器、滤波器、线性校准器和跟随器组成，振荡器的输出信号接电涡流传感器探头线圈，电涡流传感器的感应信号经检波器、滤波器、线性校准器转换成与台面漂移量线性相关的电压信号，该电压信号由跟随器输出。所述电压信号由运算放大器或三极管构成的跟随器输出。

2、电涡流传感器基本结构及其工作原理

电涡流传感器是一种能静态和动态地非接触，高线性度，高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离的传感器。它能够准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。

电涡流传感器的基本工作系统由探头、延伸电缆、前置器以及被测体构成。前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，电磁学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z＝F(τ，ξ，б，D，I，ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ，ξ，б，I，ω这几个参数在一定范围内不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。

其工作过程是，当被测金属与探头之间的距离发生变化时。则探头中线圈的Q值发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压(电流)变化。最终完成机械位移(间隙)转换成电压(电流)。

本实用新型工作原理是：电涡流传感器感应装在动圈上的劈的距离，这个距离对应台面的高度，取得信号经电路检波、滤波、校准，转换成线性关系的电压信号。一路去功率放大器，给出信号使台面上升或下降，对台面中心漂移进行动态补偿；另一路去三通电磁阀，对支撑气囊进行充或放气，对台面中心漂移进行静态补偿，使台面始终处于中心位置。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、能够同时实现对台面中心漂移进行静态和动态补偿。

2、能够自动控制台面在工作状态下的静态和动态中心位置。

3、结构简单，工作可靠，控制精度高。

附图说明

附图1为本实用新型原理图；

附图2为电涡流传感器原理图；

附图3为电涡流传感器输出特性图。

以上附图中：1、劈；2、电涡流传感器；3、信号转换器；4、三通电磁阀；5、动圈；6、斜面；7、台体；8、叠加电路；9、功率放大器；10、驱动线圈；11、支撑气囊；12、探头线圈。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1所示，一种电动振动台台面中心静态和动态保持器，由劈1、电涡流传感器2、信号转换器3和三通电磁阀4构成。劈1作为被测金属体固定在动圈5上，其被测表面为光滑的斜面6，斜面6的斜向与台面振动方向一致。电涡流传感器2固定在台体7上，其探头面对劈1的斜面6相隔布置。电涡流传感器2的感应信号经信号转换器3处理后输出一与动圈5位移线性相关的电压信号。该电压信号一路与来自信号源的正弦或随机交变信号经叠加电路8叠加后送功率放大器9，功率放大器9的输出接驱动线圈10，以此构成负反馈控制电路，对台面中心漂移进行动态补偿。另一路接三通电磁阀4的控制端，通过三通电磁阀4控制支撑气囊11充气或放气通道的开启或关闭，对台面中心漂移进行静态补偿。

信号转换器3由振荡器、检波器、滤波器、线性校准器和跟随器组成，振荡器的输出信号接电涡流传感器2探头线圈12，电涡流传感器2的感应信号经检波器、滤波器、线性校准器转换成与台面漂移量线性相关的电压信号，该电压信号由跟随器输出。所述跟随器由运算放大器或三极管构成。

本实施例台面中心静态补偿过程和动态补偿过程如下：

1、静态补偿。参见图1所示，动圈5在静态下，如果台面中心位置向下漂移，劈1随台面向下漂移，电涡流传感器2感应信号经信号转换器3处理后输出正电压信号，该信号通过三通电磁阀4打开气泵与支撑气囊11之间充气通道，对支撑气囊11进行充气，使其上升。如果台面中心位置向上漂移，劈1随台面向上漂移，电涡流传感器2感应信号经信号转换器3处理后输出负电压信号，该信号通过三通电磁阀4打开支撑气囊11的放气通道，支撑气囊11放气，台面下降。如果台面处于中心位置，信号转换器3输出为零，保持支撑气囊11原有状态。

2、动态补偿。参见图1所示，动圈5在动态下相对台体作上下方向的振动，如果台面振动中心位置向下漂移，劈1随台面向下漂移，电涡流传感器2感应信号经信号转换器3处理后输出正电压信号，该信号与来自信号源的正弦或随机交变信号经叠加后使交变信号向上偏移，然后经功率放大器9接驱动线圈10，由于负反馈的作用，台面振动中心位置上升。如果台面振动中心位置向上漂移，劈1随台面向上漂移，电涡流传感器2感应信号经信号转换器3处理后输出负电压信号，该信号与来自信号源的正弦或随机交变信号经叠加后使交变信号向下偏移，然后经功率放大器9接驱动线圈10，由于负反馈的作用，台面振动中心位置下降。如果台面处于振动中心位置，信号转换器3输出为零，保持现有振动中心位置。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种电动振动台台面中心静态和动态保持器，其特征在于：包括劈、电涡流传感器、信号转换器以及三通电磁阀；劈作为被测金属体固定在动圈上，其被测表面为光滑的斜面，斜面的斜向与台面振动方向一致；电涡流传感器固定在台体上，其探头面对劈的斜面相隔布置；电涡流传感器的感应信号经信号转换器处理后输出一与动圈位移线性相关的电压信号；该电压信号一路与来自信号源的正弦或随机交变信号经叠加电路叠加后送功率放大器，功率放大器的输出接驱动线圈，以此构成负反馈控制电路，对台面中心漂移进行动态补偿；另一路接三通电磁阀的控制端，通过三通电磁阀控制支撑气囊充气或放气通道的开启或关闭，对台面中心漂移进行静态补偿。

2、根据权利要求1所述的台面中心静态和动态保持器，其特征在于：所述信号转换器由振荡器、检波器、滤波器、线性校准器和跟随器组成，振荡器的输出信号接电涡流传感器探头线圈，电涡流传感器的感应信号经检波器、滤波器、线性校准器转换成与台面漂移量线性相关的电压信号，该电压信号由跟随器输出。

3、根据权利要求2所述的台面中心静态和动态保持器，其特征在于：所述电压信号由运算放大器或三极管构成的跟随器输出。

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