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三軸電動振動臺動圈是如何產生的?

文章來源:蘇州市利邦振動科技有限公司公司網址:http://www.tokoagus.com發表時間:2017/5/28
核心提示:在位移及速度區域,因動圈運動而引起缸體的反向運動。動圈漂移的危害,使動圈的有效行程減小,例如:行程為51mm峰—峰值的振動臺,在連續掃頻時,其有效行程僅為38mm。質量大的試驗產品,容易引起過位移,嚴重時,損壞動圈甚至損壞產品。振動臺動圈產生的推力減小,或者達到額定的推力時,電流超過額定值,動圈發熱冷卻惡化,甚至燒壞動圈。隨著科學技術的發展,對產品的振動試驗要求越來越嚴酷,要求振動臺的位移達到100mm,甚至200mm,速度超過4m/s。由于動圈漂移,嚴重制約了振動臺指標的提高。

動圈漂移的原因、危害及傳統的預防措施,三軸電動振動臺工作時,動圈的平衡位置會發生變化即漂移。漂移分靜態和動態兩種。
1、動圈偏移的原因
2、靜態漂移的原因
A.功率放大器輸出端的直流電壓發生漂移;
B.承載空氣彈簧由于溫度變化引起空氣體積變化;
C.氣路發生泄露;
D.試驗產品的質量發生變化。
E.動態漂移的原因
F.放大器輸出波形失真比如正弦波正負半波不對稱,出現直流電壓。
G.動生電勢。在位移及速度區域,振動臺動圈骨架的加強環部分在磁場中運動,產生速度電勢(俗稱發電效應),經骨架形成回路,而產生一種阻礙動圈運動的力。在振動臺動圈運動過程中,該力大小表現為動圈骨架進入磁場氣隙的數值大于動圈骨架離開氣隙磁場的數值,其外在表現為:動圈在速度和位移區,動圈骨架向離開氣隙的方向漂移。位移和速度越大,頻率越高,漂移越嚴重。
H.感生電勢。在速度區域及靠近速度區域的加速度區域,動圈骨架的加強環部分被流過振動臺動圈的電流產生的交變磁場感應,產生感應電勢,經骨架形成回路而產生一種阻礙動圈運動的力。該力對動圈漂移方向的影響表現為隨機性,與動圈振動加速度的大小、頻率、試驗產品的重力、動圈(機械和電氣)阻尼有關,例如:定速度或定加速度掃頻時,某個臨界頻率以上,向上(下)漂移,某個臨界頻率以下,向下(上)漂移;又如:定頻工作時,每次開機,漂移方向都不相同,表現為很大的隨機性,動圈電流越大,頻率越高,漂移越嚴重。
磁路系統產生工作氣隙磁通密度的非線性、非對稱性。
在位移及速度區域,因動圈運動而引起缸體的反向運動。動圈漂移的危害,使動圈的有效行程減小,例如:行程為51mm峰—峰值的振動臺,在連續掃頻時,其有效行程僅為38mm。質量大的試驗產品,容易引起過位移,嚴重時,損壞動圈甚至損壞產品。振動臺動圈產生的推力減小,或者達到額定的推力時,電流超過額定值,動圈發熱冷卻惡化,甚至燒壞動圈。隨著科學技術的發展,對產品的振動試驗要求越來越嚴酷,要求振動臺的位移達到100mm,甚至200mm,速度超過4m/s。由于動圈漂移,嚴重制約了振動臺指標的提高。
欲從根本上解決振動臺動圈漂移問題,除了上述措施以外,還必須采用連續的閉環控制技術。設想在放大器和振動臺之間引入位置控制裝置,通過在振動臺上加裝位移傳感器檢測到動圈的位置,將位置信號回饋到放大器,給振動臺動圈一個直流電流,使動圈在平位置懸浮。這樣就從根本上解決了動圈漂移及上述弊端。整個控制裝置框圖如圖1所示。其中位置給定環節決定振動臺動圈的位置,該位置可與動圈平衡位置重合,也可以不重合,由位置給定環節決定。位移傳感器檢測到動圈的位置信號,該信號里含有交流及直流信號,交流信號的大小反映了動圈的振動位移幅度,可用于指示動圈位移量;直流信號的大小反映了動圈的位置,需要控制的是位置信號也就是直流信號,將振動臺幅度信號(交流信號)去除,所以引入一個濾波環節。對位移傳感器輸出信號進行濾波,剔除無用的交流信號,保留有用的直流信號。將濾波環節的輸出與位置給定環節進行比較,得到一個誤差,該誤差反映了動圈偏離給定位置的大小。由于動圈近似一個慣性(機械的、電磁的)環節,它的運動與給定信號存在幅值及相位差(滯后),為使系統具有最佳的品質,故引入一個調節器,該調節器對動態信號的放大倍數進行限制,而對靜態信號進行較大的放大以及所謂的“預前”控制,從而使振動臺動圈由滯頓變得敏捷。
與垂直方向有一定角度的被測目標塊,剛性地安裝在振動臺動圈上,動圈上下運動時,目標也隨著運動,其斜面在水平方向與位移傳感器的距離也發生變化,可以推導。設垂直方向的運動位移為△y,斜面在水平方向的位移為△x,則△x=ab△y;設計合理的ab的值,則可用較小量程的位移傳感器測量較大的位移。
位移控制裝置的工作過程為:假定位移給定環節輸出不變,當振動臺動圈因工作狀態、支撐負載等外界因素發生變化而導致動圈平衡點發生變化(假定向上漂移)時,位移傳感器檢測到其輸出變化為+△y,經濾波環節低通濾波后與給定環節求和,誤差△d上升,經放大后直流電壓u上升,振動臺動圈流入反向抑制直流電流;動圈位移△y下降,動圈回到平衡位置。如果動圈朝下偏離平衡位置,則上述調節過程朝相反方向變化,最終使動圈向上回升到平衡位置。本位移控制裝置適應于所有的電動振動臺,在使用中只需對調節器的參數作相應的調整即可。

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