一種基于壓電反饋控制的頻率可調階梯梁式動力吸振器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于機械振動減振技術領域，具體涉及的是一種基于壓電反饋控制的 頻率可調階梯梁式動力吸振器。
【背景技術】
[0002] 動力吸振器能有效抑制頻率變化較小的設備振動，由于結構簡單，價格相對低廉 和易于實施，在機械工程、航空航天、交通運輸領域的振動控制中得到了廣泛應用，目前已 成為控制振動的重要手段之一。當動力吸振器的固有頻率等于外激勵頻率時，可以大幅降 低被控結構的振動。
[0003] 動力吸振器一般可分為被動式和半主動式兩大類。其中被動式動力吸振器只能用 于控制特定某一頻段的振動，其有效控制頻段相對較窄。當外激勵頻率遠離動力吸振器固 有頻率時，被動式動力吸振器就會失效。為了拓寬動力吸振器的控制頻率范圍，可以通過調 節(jié)吸振器的剛度或者質量，使得吸振器的固有頻率能隨外激勵頻率的變化而變化，這種頻 率可調的動力吸振器被稱為半主動吸振器。
[0004] 目前的半主動吸振器可分為手動式、機械式、電磁式和磁流變等。手動式吸振器通 過人工方式調節(jié)質量塊在懸臂梁上的位置，實現(xiàn)吸振器頻率的調節(jié)(趙存生，李海峰，朱石 堅，懸臂梁動力吸振器的理論分析與試驗，噪聲與振動控制，2015,35(4): 175-178)。由于采 用手動方式，所以實際使用中不太方便。
[0005] 機械式半主動吸振器一般通過步進電機調節(jié)質量塊位置或者彈簧剛度，從而調節(jié) 吸振器頻率(徐振邦，龔興龍，陳現(xiàn)敏，倪正超，機械自調諧式動力吸振器的研究，中國機械 工程，2009,20(9) :1057-1062)。這類半主動吸振器需要機械驅動裝置、結構相對復雜。
[0006] 電磁式半主動吸振器通過調節(jié)輸入電流改變電磁剛度，從而實現(xiàn)吸振器頻率的改 變(石新宇，周徐斌，申軍烽，黃俊杰，航天器電磁變頻吸振器性能分析與測試，噪聲與振動 控制，2015,35(5) :60-64);磁流變半主動吸振器通過調節(jié)輸入電流改變磁流變彈性體的剛 度，從而調節(jié)吸振器頻率(李清云，解忠良，楊志榮，塔娜，饒柱石，磁流變彈性體動力吸振器 的實驗，噪聲與振動控制，2015,35(4) :138-142)。但是這兩類吸振器存在電磁泄漏現(xiàn)象。
[0007] 針對上述半主動吸振器需要機械驅動裝置、結構復雜、存在電磁泄漏現(xiàn)象等缺點， 本實用新型提供一種結構簡單、頻率調節(jié)便捷的半主動吸振器。

【發(fā)明內容】

[0008] 本實用新型目的在于提供一種結構簡單、頻率調節(jié)便捷的壓電反饋控制的頻率可 調階梯梁式動力吸振器。
[0009] 為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種基于壓電反饋控制的頻 率可調階梯梁式動力吸振器，其特征在于，由底座、單階梯梁、壓電傳感單元、壓電作動單 元、信號放大電路和功率放大器組成。底座的下端固定于吸振對象，底座上端與單階梯梁一 端固定。壓電傳感單元和壓電作動單元粘貼在單階梯梁表面，壓電傳感單元的電極連接信 號放大電路輸入端，信號放大電路輸出端連接功率放大器輸入端，功率放大器輸出端連接 壓電作動單元的電極，構成完整的回路。通過調節(jié)信號放大電路的增益，從而改變壓電作動 單元兩端的電壓，由于逆壓電效應，壓電陶瓷片兩端的電壓變化導致懸臂梁剛度發(fā)生變化， 實現(xiàn)吸振器頻率的調節(jié)。
[0010] 本實用新型所述的單階梯梁的橫截面為長方形。
[0011] 本實用新型所述的單階梯梁通過焊接或者螺釘與底座相固定。
[0012] 本實用新型所述的壓電傳感單元可以是壓電薄膜或是壓電陶瓷構成。
[0013] 本實用新型所述的壓電作動單元可以是單片壓電陶瓷材料或是兩片以上壓電陶 瓷材料層疊而成。
[0014] 本實用新型所述的壓電傳感單元和壓電作動單元的形狀都為等腰三角形，而且長 度相等。
[0015] 本實用新型所述的壓電傳感單元和壓電作動單元的底邊都位于單階梯梁與底座 固定端。
[0016] 本實用新型所述的壓電傳感單元和壓電作動單元可同時粘貼在階梯梁上表面，也 可同時粘貼在階梯梁下表面，也可分別粘貼在階梯梁的上表面和下表面。
[0017] 本實用新型所述的信號放大電路中增益可以調節(jié)。
[0018] 本實用新型的優(yōu)勢在于:本實用新型結構簡單，不需要如何機械傳動裝置，只需要 通過調節(jié)信號放大電路的增益即可調節(jié)吸振器的固有頻率，所以本實用新型響應快速，可 靠性高。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型所述的基于壓電反饋控制的頻率可調階梯梁式動力吸振器的模 型不意圖。
[0020] 圖2為本實用新型所述的基于壓電反饋控制的頻率可調階梯梁式動力吸振器的虛 擬支撐類比圖。
[0021] 在圖中，底座為（1)、單階梯梁為(2)、壓電傳感單元為(3)、壓電作動單元為(4)、信 號放大電路為(5)和功率放大器為(6)。
【具體實施方式】
[0022] 結合圖1和2,下面結合附圖舉例對本實用新型做更加詳細的描述:基于壓電反饋 控制的頻率可調階梯梁式動力吸振器，其特征在于，由底座（1)、單階梯梁(2)、壓電傳感單 元(3)、壓電作動單元(4)、信號放大電路(5)和功率放大器(6)組成;底座（1)的下端固定于 吸振對象，底座（1)上端與單階梯梁(2)-端固定;壓電傳感單元(3)和壓電作動單元(4)粘 貼在單階梯梁(2)表面，壓電傳感單元和壓電作動單元的形狀都為等腰三角形，而且長度相 等;壓電傳感單元和壓電作動單元的底邊都位于單階梯梁與底座固定端;壓電傳感單元(3) 的電極連接信號放大電路(5)輸入端，信號放大電路(5)輸出端連接功率放大器(6)輸入端， 功率放大器(6)輸出端連接壓電作動單元(4)的電極，構成完整的回路。如圖1所示。
[0023] 作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述底座上端與單階梯梁階梯之間的距離為單 階梯梁長度的80 %-90 %。
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