專利名稱：負(fù)彈性系數(shù)磁彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體說，是一種具有負(fù)彈性系數(shù)的磁彈簧。
在振動系統(tǒng)中，彈簧的性能非常重要，有時為了達(dá)到理想的低頻諧振效果，希望彈簧的彈性系數(shù)越小越好，但實際上，由于大多數(shù)彈簧擔(dān)負(fù)著支承的作用，很難做得太軟，也就是說彈簧的彈性系數(shù)很難降得很低。目前降低彈簧彈性系數(shù)普遍的方法是加大彈簧的長度，但加長彈簧會帶來一系列結(jié)構(gòu)上的問題，有時甚至是不可能的，并且加長彈簧后系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾特性都會大大降低。
本發(fā)明的目的就是要提供一種具有負(fù)彈性系數(shù)的磁彈性系統(tǒng)，它與普通彈簧組合使用后，在不減小原彈簧結(jié)構(gòu)和支承能力的情況下，可使整個系統(tǒng)的彈性系數(shù)減小，達(dá)到降低諧振頻率的目的。
這一任務(wù)是通過以下措施實現(xiàn)的1.在電磁感應(yīng)系統(tǒng)的線圈兩端接入負(fù)電感器件;
2.在線圈與負(fù)電感器件之間串聯(lián)負(fù)電阻器件。
3.在負(fù)電感兩端并聯(lián)匹配電阻R。
以下結(jié)合附圖
描述本發(fā)明的細(xì)節(jié)附圖(一)是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
附圖(二)是本發(fā)明的電原理圖。
圖中(1)是線圈骨架，(4)是導(dǎo)磁簡，(5)是外電路，(6)是線圈的等效電路。
根據(jù)歐姆定律有E(t)＝I(t)r+I(t)Rf+L (dI(t))/(dt) (1)負(fù)電阻R的作用是為了消除線圈內(nèi)阻r對回路中電流、電壓相位的影響，通過調(diào)節(jié)使｜Rf｜＝r，則(1)式可簡化為E(t)＝L (dI(t))/(dt)當(dāng)線圈(3)相對于磁鋼(2)作簡諧振動時，令其振動角頻率為W，振幅為Sm，初相位為O，則其振動方程為S＝Smsinωt(3)對于附圖(一)所示的負(fù)彈性系數(shù)磁彈簧系統(tǒng)，振動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
E(t)＝-ωBlSmCOSωt(4)式中B-氣隙中的磁感應(yīng)強度l-磁場中線圈長度將(3)代入(2)有-ωBlSmcosωt＝L (dI(t))/(dt)解此微分方程I(t)＝-∫ (ωBlSm)/(L) cosωdt＝- (BlSm)/(L) sinωt(5)根據(jù)安培定律，線圈中流過電流I(t)時，線圈要受到安培力的作用，設(shè)安培力為FAFA＝BlI(t)＝－ (B212Sm)/(L) sinωt附圖(三)是式(3)、(4)、(5)、(6)的曲線，其中“1”是FA-t曲線，“2”是I(t)-t曲線，“3”是S-t曲線，“4”是E(t)-t曲線。
圖(三)可以看出，接入負(fù)電感L后，位移，回路中電流I(t)，線圈所受安培力FA都同相位，即安培力的方向與位移的方向相同。又從(6)式可知，安培力的大小與負(fù)電感的絕對值成反比，與位移成正比。
令負(fù)彈性系數(shù)磁彈簧的彈性系數(shù)為Kf，根據(jù)胡克定律有FA＝-Kf·Smsinωt(7)聯(lián)解(6)、(7)可得Kf＝ (B212)/(L) (8)因為L為負(fù)值，故K也是負(fù)值。
為了保證系統(tǒng)能正常工作Rf選用電壓倒置型接法，L選用電流倒置型接法。這是因為，Rf的作用是抵消內(nèi)阻r使總的等效電阻接近于零，所以是串聯(lián)使用，這時通過r與R的電流是同一電流，對Rf來說，屬電流激勵下的壓降反應(yīng)，只有用電壓倒置型負(fù)阻器件才能達(dá)到總內(nèi)阻壓降為零的效果。而L的作用是根據(jù)線圈感應(yīng)電壓的激勵，輸出安培力電流的，所以用電流倒置型。在全系統(tǒng)中，L、Rf與線圈(6)又是一個大的串聯(lián)回路，電壓倒置型器件與電流倒置型器件混合使用，能保證全系統(tǒng)的工作穩(wěn)定，是這種選擇的又一原因。
附圖(四)是本發(fā)明的實施例。其中W1、R1、R2與FZ-3一起構(gòu)成負(fù)電阻，負(fù)電阻的大小根據(jù)線圈內(nèi)阻r確定，負(fù)電感量根據(jù)需要的負(fù)彈性系數(shù)確定，通過W2進(jìn)行調(diào)節(jié)，F(xiàn)Z-3是負(fù)電阻器件，V+、V-分別是FZ-3工作的正電源和負(fù)電源，有關(guān)FZ-3的具體使用詳見該器件產(chǎn)品說明。
這一系統(tǒng)可用于磁電式振動傳感器中，磁電式振動傳感器內(nèi)部都有永久磁鋼和感應(yīng)線圈，磁鋼或線圈用彈簧支承，在外界振動時，線圈與磁鋼產(chǎn)生的永久磁場相對運動，切割磁力線感生信號電壓。由于這類傳感器有機械運動過程，不可避免地存在固有頻率，其頻率值為W＝
，為了拓寬傳感器的低頻范圍，就需要降低系統(tǒng)的固有頻率，要么減小K值，要么增大m值，但減小K值和增大m值又是一對矛盾，所以通常振動傳感器的低頻效果都不理想。如果在傳感器的感應(yīng)線圈兩端接入負(fù)電感L，其本身就構(gòu)成一個負(fù)彈性系數(shù)磁彈簧，相當(dāng)于與彈性系數(shù)為K0的彈簧并聯(lián)一個彈性系數(shù)為Kf的磁彈簧，使系統(tǒng)總的彈性系數(shù)變?yōu)镵f+Ko，由于Kf是負(fù)值，所以系統(tǒng)的彈性系數(shù)降低了，系統(tǒng)的固有頻率也相應(yīng)降低。
權(quán)利要求
1.一個由振動線圈3、永久磁鋼2、負(fù)阻器件R1、負(fù)電感L和匹配電阻R組成的負(fù)彈簧系統(tǒng)，其特征是R與L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，然后聯(lián)接于線圈(6)兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步的特征為Rf的絕對值與(6)中內(nèi)阻r的值接近或相等，二者之差絕對值不大于20Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步的特征為Rf為電壓倒置型負(fù)阻電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步的特征為L為電流倒置型負(fù)電感電路。
全文摘要
負(fù)彈性系數(shù)磁彈簧涉及物理學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，彈性系數(shù)為負(fù)值與普通彈簧組合后，總彈性系數(shù)小于普通彈簧的彈性系數(shù)。主要特征是在電磁感應(yīng)系統(tǒng)中串接負(fù)電阻和并接負(fù)電感、電阻等?？捎糜诮档椭C振系統(tǒng)固有頻率。
文檔編號F16F6/00GK1084620SQ9211090
公開日1994年3月30日 申請日期1992年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月25日
發(fā)明者周琨, 蒲彬, 付清藻 申請人:中國人民解放軍二炮第一研究所