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振動試驗臺的結構及工作原理

作者：昆山海優測儀器編輯：海優測儀器公司文章來源：資訊知識整合發布日期：2022-10-28 08:50:26

信息摘要：

電磁振動臺的發展方向二十一世紀的今天隨著航天航空技術的飛速發展，對振動試驗的要求越來越高。需要大噸位、高工作頻串的振動臺的上限工作 …

電磁振動臺的發展方向
二十一世紀的今天隨著航天航空技術的飛速發展，對振動試驗的要求越來越高。需要大噸位、高工作頻串的振動臺的上限工作頻率能夠達到。這樣就可以在一個振動臺上完成整個頻段的振動環境模擬實驗，因此一般振動臺已經遠遠不能滿足試驗的需求，而這個重任就落到了電磁高頻振動臺的身上，如何設計出頻率高頻寬大精度高的電磁振動臺已經是一個當務之急，國內外各類研究所對高頻電磁振動臺的研究也取的了很大的成就，然而電磁伺服系統的工作頻率的高低，主要取決于伺服閥頻寬的高低。因此，如何提高電磁伺服閥頻寬的研究更是重中之重。 80年代初期隨著電磁伺服系統在工業中的大量應用，電磁專家開始尋找各類先進的電磁控制元件和驅動放案，放案之一就是采用步進電機驅動，數字脈沖控制的步進式數字元件[7]。與模擬量控制的比例閥和伺服閥相比，步進式數字元件具有重復精度高，無滯環、和直接數字控制等優點[8]。但是這類元件按步進的工作方式工作，存在著響應速度和量化誤差之間的矛盾，設計時往往保證前者，所以響應速度沒有得到改善，難以在控制系統中得到廣泛的應用。然而本公司幾年一直潛心從事電磁伺服數字閥的技術研究，從三個方面解決了以上伺服閥的不足，設計出了一中新型的數字閥。*方面直接式數字控制元件的設計，關鍵是要解決導控方面設計采用了閥芯雙運動自由度的放案，即2D閥的設計放案。第二放棄這類閥的步進控制方式，采用一種特殊的步進電機連續跟蹤控制的方式，以便解決步進電機控制的響應速度和量化誤差之間的矛盾，并對跟蹤控制算法和步進電動機各特性進行了研究。第三解決了閥數字控制器和系統控制器之間通過標準數字接口的數字控制信號的傳送和通信[9]。因此本課題是基于先進數字閥控系統的電磁振動臺的研究設計，對將來的高頻電磁伺服振動臺研究具有一定的意義。

振動臺的應用和發展
振動臺是在各種條件下，環境下測定金屬材料、非金屬材料、機械零件、工程結構等的機械性能、工藝性能、內部缺陷和校驗旋轉零件動態不平衡的儀器[1]
。在研究探索新材料、新工藝、新技術和新結構的過程中，振動臺是一種*的重要測試儀器，它廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、建筑、航空、造船、交通運輸等工業部門及各類研究機構，因此在國民經濟發展中占有相當重要的地位，它的發展水平在某種程度上反映了一個國家的工業發展水平，因而世界各國都很重視結構試驗技術和試驗系統的研究開發工作[2]。
從六十年代開始我國為了滿足航天領域的需求，各類振動臺應運而生。用于振動試驗的振動臺系統從其激振方式上可分為三類：機械式振動臺、電磁式振動臺和電動式振動臺。從振動臺的激振方向，即工作臺面的運動軌跡來分，可分為單向(單自由度)和多向(多自由度)振動臺系統[4]。從振動臺的功能來分，可分為單一的正弦振動試驗臺和可完成正弦、隨機、正弦加隨機等振動試驗和沖擊試驗的振動臺系統。由于機械式振動臺、電磁式振動臺和電動式振動臺工作原理不同，因此他們的性能也大不相同。表1-1對三種類型振動臺的主要性能進行了比較，圖1-1對三種類型振動臺頻率、振幅的常用區域進行了比較。通過比較，我們可以看出，機械式的振動臺由于出力小、結構復雜而且不能結合計算機進行自動編程，一旦制造以后就無法根據具體要求進行更改，因此在實際應用中受到很大的限制，很少使用。電磁式振動臺的作用力大，既可以在較低頻、較長行程下工作，也可以在較高頻、較短行程下工作，而且配合計算機進行控制能任意改變其試驗波形而方便的實現自動化控制;在需要很大作用力的時候，由于體積較小、結構緊湊，還可以用幾個液壓缸并聯進行工作，但它的頻率范圍比電動式振動臺略低，波形失真也比電動式振動臺略大些。但電磁振動臺仍然是今后發展的方向