本文來(lái)源于振動(dòng)試驗(yàn)學(xué)習(xí)筆記

本文簡(jiǎn)單介紹電動(dòng)型振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成，即做振動(dòng)試驗(yàn)的設(shè)備。本公眾號(hào)內(nèi)，沒(méi)有特別注明的情況下，都是指通過(guò)此類設(shè)備進(jìn)行的試驗(yàn)。

※振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的種類

①機(jī)械式

低頻率、單純振動(dòng)，現(xiàn)在基本上已淘汰，沒(méi)有發(fā)展性。

②液壓式

50kN以上的加振力、便宜、運(yùn)行成本和修理費(fèi)用高、上限頻率和電動(dòng)型振動(dòng)臺(tái)相比比較低、控制難。低頻大位移運(yùn)輸試驗(yàn)和大質(zhì)量試驗(yàn)體低頻小速度試驗(yàn)還有點(diǎn)市場(chǎng)。

③電動(dòng)型（現(xiàn)在的主流）

可以簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)任意波形的振動(dòng)、頻率范圍廣、加速度大。50kN以上設(shè)備比液壓式貴。

其他還有伺服型振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，但是高頻對(duì)應(yīng)不是很好，尤其2000Hz附近。另外感應(yīng)式振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)該有不錯(cuò)的發(fā)展前景，但是價(jià)格貴且耗電量大。

※系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)物圖

（帶水平滑臺(tái)的時(shí)候還需要油壓控制單元）

（振動(dòng)控制儀和前置功放一體化）

振動(dòng)控制儀中輸入試驗(yàn)條件，產(chǎn)生振動(dòng)波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，功放將信號(hào)放大，振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部動(dòng)圈按照試驗(yàn)條件動(dòng)作。安裝在振動(dòng)臺(tái)上的加速度傳感器拾取加速度信號(hào)，通過(guò)前置功放將信號(hào)放大，即控制儀得到加速度反饋信號(hào)，進(jìn)行閉環(huán)控制。振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量通過(guò)冷卻系統(tǒng)（水冷、空冷、油冷）進(jìn)行處理。

※振動(dòng)臺(tái)體(空冷式)內(nèi)部簡(jiǎn)單示意圖

※動(dòng)作原理（喇叭發(fā)聲）

弗萊明左手定則

上圖，將動(dòng)圈插入磁束回路的圓形空隙中，下面用空氣彈簧固定保持。勵(lì)磁線圈內(nèi)通入直流電，在空隙中形成箭頭所示的磁場(chǎng)（右手法則），驅(qū)動(dòng)線圈與磁場(chǎng)方向直交。如果在驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi)通入交流電源，動(dòng)圈就會(huì)發(fā)生上下振動(dòng)（弗萊明左手定則）。此時(shí)，發(fā)生的力和動(dòng)圈通過(guò)的電流成正比。即

F=IBL

實(shí)際在振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的制作過(guò)程中，為了增加磁場(chǎng)效率以及持續(xù)穩(wěn)定振動(dòng)，各個(gè)廠家花費(fèi)心思，內(nèi)藏各種部品，并對(duì)勵(lì)磁線圈和動(dòng)圈的形狀等進(jìn)行各種各樣的復(fù)雜設(shè)計(jì)。

※振動(dòng)控制儀

振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的大腦，振動(dòng)試驗(yàn)條件輸入后，轉(zhuǎn)換成電壓電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)功放，使振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行各種振動(dòng)動(dòng)作，并對(duì)反饋回來(lái)的加速度信號(hào)進(jìn)行分析，有效控制振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)作。可進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)控制、正弦振動(dòng)控制、沖擊波控制、拍波控制、實(shí)測(cè)波再現(xiàn)控制、SOS、SOR、ROR控制、多通道多自由度控制、etc.。

※功放（電力增幅器）

目的：給振動(dòng)臺(tái)提供電力。振動(dòng)控制儀過(guò)來(lái)的小信號(hào)，變成大電壓大電流信號(hào)（幾百伏幾百安培），驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

功放趨勢(shì)：開(kāi)關(guān)式、小型化、高功率、模塊化、組合兼容性、省空間、省電等。最近，SiC技術(shù)的發(fā)展，相信不久的將來(lái)功放模塊會(huì)越來(lái)越小。

工作原理和音響的功放一樣。

總結(jié)：

以上簡(jiǎn)單介紹了振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)一些部分的組成，看似簡(jiǎn)單其實(shí)一套好的振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，涉及到各種技術(shù)領(lǐng)域，各廠家都花費(fèi)大量時(shí)間、金錢、精力在設(shè)備的研發(fā)和制作上。在歐美主要廠家有LDS、UD，日本主要有IMV、EMIC、振研，國(guó)內(nèi)主要有東菱、蘇試、希爾等。比較可喜的是，國(guó)內(nèi)廠家現(xiàn)在振動(dòng)臺(tái)單臺(tái)最大推力可以生產(chǎn)到60tonf（東菱公司），已經(jīng)趕超國(guó)外廠家。個(gè)人認(rèn)為20年后，隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)和材料的發(fā)展，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的振動(dòng)臺(tái)在故障性和耐久性上面將有質(zhì)的飛躍。

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