專利名稱：臺(tái)面中心位置指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境力學(xué)試驗(yàn)的電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，具體涉及電動(dòng)振動(dòng)臺(tái) 測量和顯示臺(tái)面中心位置的裝置。
背景技術(shù)：
電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)作為主要的振動(dòng)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)特性測試儀器，可模擬試驗(yàn)樣品的 實(shí)際工況，考核產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的早期故障，因此廣泛應(yīng)用于國防、 航天、航空、通訊、電子、汽車、摩托車、家電等行業(yè)。
電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)是利用電磁振動(dòng)原理設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)主要由臺(tái)體、磁缸、勵(lì)磁
繞組、動(dòng)圈、支承導(dǎo)向裝置以及冷卻裝置等幾部分組成。基本工作原理為繞 制在磁缸上的勵(lì)磁繞組通入直流電產(chǎn)生恒定磁場，帶有工作臺(tái)面和驅(qū)動(dòng)線圈的 動(dòng)圈通有交變電流產(chǎn)生交變磁場，將產(chǎn)生交變磁場的動(dòng)圈位于恒定磁場中，由 于交變磁場與恒定磁場之間相互作用，產(chǎn)生——激振力，推動(dòng)工作臺(tái)面圍繞振 動(dòng)中心來回振動(dòng)。
電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)在工作狀態(tài)下，臺(tái)面處于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的中心位置是十分重要的。 目前市場上電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)都使用空氣彈簧支撐動(dòng)圈和試件的重量，在試驗(yàn)前后安 裝試件或拆卸試件時(shí)，氣嚢的壓力變化會(huì)引起工作臺(tái)面中心漂移，在試驗(yàn)過程 中，也會(huì)因振動(dòng)臺(tái)本身的原因工作臺(tái)面中心漂移。雖然通過手工操作氣泵進(jìn)行 靜態(tài)的充放氣或者用臺(tái)體中心控制器進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的調(diào)整可以將工作臺(tái)面控 制在中心位置，但都沒有一裝置能將工作臺(tái)面偏離中心的距離測量并直觀顯示 出來，目前操作者調(diào)整時(shí)只能依靠肉眼觀測，調(diào)整不方便也不準(zhǔn)確。特別是三 綜合(振動(dòng)、溫度、濕度)或者四綜合(振動(dòng)、溫度、濕度、壓力)試驗(yàn)系統(tǒng) 中，由于工作臺(tái)面封閉在試驗(yàn)箱中，操作者在外不易觀察到臺(tái)面的中心位置， 使調(diào)整操作繁瑣難實(shí)現(xiàn)，并且在振動(dòng)中當(dāng)臺(tái)面中心控制器出現(xiàn)故障，工作臺(tái)面 中心漂移了，操作者也無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，常導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至試驗(yàn)失敗。 因而，若通過簡單可靠的方式將工作臺(tái)面的中心位置直觀指示出來，明顯可提 高工作效率和系統(tǒng)可靠性。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種臺(tái)面中心位置指示器，其目的在于測量并直觀指示 出臺(tái)面靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的中心位置，方便試驗(yàn)操作，提高系統(tǒng)的可靠性。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是 一種臺(tái)面中心位置指示
器，由一被測金屬斜面、電渦流傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電路和電平指示電
路構(gòu)成；所述被測金屬斜面位于動(dòng)圈上，其表面光滑，斜面的斜向與臺(tái)面振動(dòng) 方向一致；電渦流傳感器固定在臺(tái)體上，其探頭面對被測金屬斜面相隔布置， 電渦流傳感器的感應(yīng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器處理后輸出一與臺(tái)面漂移量線性相關(guān)的 電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電平指示電路。 上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容的變化及解釋如下
1、 上述方案中，所述電平指示電路有以下兩種較佳方案
a、 所述電平指示電路主要由多個(gè)比較器以及發(fā)光二極管構(gòu)成，各個(gè)比較器 的比較電位輸出入端相并聯(lián)接驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，各個(gè)比較器的基準(zhǔn)電位輸入 端上設(shè)定的基準(zhǔn)電位從小至大構(gòu)成梯隊(duì)，各個(gè)比較器的輸出端上接所述發(fā)光二 極管，對臺(tái)面中心位置分段指示。
b、 所述電平指示電路主要由多個(gè)比較器以及多段式LCD屏構(gòu)成，各個(gè)比 較器的比較電位輸出入端相并聯(lián)接驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，各個(gè)比較器的基準(zhǔn)電位 輸入端上設(shè)定的基準(zhǔn)電位從小至大構(gòu)成梯隊(duì)，各個(gè)比較器的輸出端上接所述多 段式LCD屏的段位，對臺(tái)面中心位置分段指示。
2、 上述方案中，所述"被測金屬斜面"是指為測臺(tái)面中心位置特意設(shè)置在 動(dòng)圈上的一被測斜面，它可以一體設(shè)置在動(dòng)圈上，也可以是一裝配固定在動(dòng)圈 上的金屬體上開設(shè)的斜面，該金屬體是被組裝在動(dòng)圈上的。
3、 上述方案中，所述"金屬斜面的斜向與臺(tái)面振動(dòng)方向一致"是指金屬斜 面是在臺(tái)面振動(dòng)方向上傾斜，斜面與臺(tái)面振動(dòng)軸線間夾銳角。
4、 上述方案中，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器(亦稱"前置器")由振蕩器、檢波器、 濾波器、線性校準(zhǔn)器和跟隨器組成，振蕩器的輸出信號(hào)接電渦流傳感器探頭線 圈，電渦流傳感器的感應(yīng)信號(hào)經(jīng);險(xiǎn)波器、濾波器、線性校準(zhǔn)器轉(zhuǎn)換成與臺(tái)面漂 移量線性相關(guān)的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)由跟隨器輸出。所述電壓信號(hào)由運(yùn)算放 大器或三極管構(gòu)成的跟隨器輸出。
5、 電渦流傳感器基本結(jié)構(gòu)及其工作原理
電渦流傳感器是一種能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)地非接觸，高線性度，高分辨力地測量 被測金屬導(dǎo)體距探頭表面距離的傳感器。它能夠準(zhǔn)確測量被測體(必須是金屬 導(dǎo)體)與探頭端面之間靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的相對位移變化。
電渦流傳感器的基本工作系統(tǒng)由探頭、延伸電纜、前置器以及被測體構(gòu)成。 前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生 交變的磁場。如果在這一交變磁場的有效范圍內(nèi)沒有金屬材料靠近，則這一磁
4
場能量會(huì)全部損失；當(dāng)有被測金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，電》茲學(xué)上稱之為電渦流。與此同時(shí)該電渦流場也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線 圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得 到改變(線圈的有效阻抗)，這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圏的幾何形 狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通 常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項(xiàng)同性，則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)
的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率6 、磁導(dǎo)率^、尺寸因子t、頭部體線圈與
金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強(qiáng)度I和頻率co參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可 用Z二F(t, ， 6，D，I， co)函數(shù)來表示。通常我們能做到控制t, g, 6,1, oo 這幾個(gè)參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)， 雖然它整個(gè)函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為"S"型曲線，但可以選取它近似 為線性的一段。于此，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即 頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號(hào)的 大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理 實(shí)現(xiàn)對金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測量。
其工作過程是當(dāng)被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時(shí)。則探頭中線圈 的Q值發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，這個(gè)隨距離變化的振 蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓(電流)變化。 最終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓(電流)。
本實(shí)用新型工作過程是電渦流傳感器感應(yīng)與動(dòng)圈上的被測斜面的距離， 這個(gè)距離對應(yīng)臺(tái)面在振動(dòng)方向上的中心位置，取得的這個(gè)感應(yīng)信號(hào)經(jīng)由電路檢 波、濾波、校準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后 輸入電平指示電路，當(dāng)輸入的電壓信號(hào)超過對應(yīng)級的比較器的基準(zhǔn)電位時(shí)，該 比較器的輸出即控制發(fā)光二級管導(dǎo)通發(fā)光，以此分段直觀指示出實(shí)際臺(tái)面的中 心位置。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有
1 、本實(shí)用新型能夠在電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)開機(jī)前及運(yùn)行中直觀指示出臺(tái)面的實(shí)時(shí)中 心位置，方便操作者對臺(tái)面中心位置的監(jiān)控和調(diào)整，提高了系統(tǒng)的可靠性。
2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、符合人性化設(shè)計(jì)，使操作者調(diào)整臺(tái)面 中心位置更加方便和快捷，提高了工作效率。

附圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意框附圖2為本實(shí)用新型電平指示電路的示意簡圖； 附圖3為電平分段指示發(fā)光二極管布置示意圖。
以上附圖中1、 4皮測金屬斜面；2、動(dòng)圈；3、電渦流傳感器；4、臺(tái)體。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
實(shí)施例參見附圖l所示， 一種臺(tái)面中心位置指示器，由一被測金屬斜面 1、電渦流傳感器3、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電路和電平指示電路構(gòu)成；所述被測金 屬斜面位于動(dòng)圈2上，其表面光滑，斜面的斜向與臺(tái)面振動(dòng)方向一致，圖示即 是斜面與垂直方向間夾一銳角；所述電渦流傳感器3固定在臺(tái)體4上，其探頭 面對被測金屬斜面1相隔布置，電渦流傳感器3的感應(yīng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器處理 后輸出一與臺(tái)面漂移量線性相關(guān)的電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大驅(qū)動(dòng) 電平指示電路。
參見附圖l所示，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器由振蕩器、檢波器、濾波器、線性校準(zhǔn) 器和跟隨器組成，振蕩器的輸出信號(hào)接電渦流傳感器4探頭線圈，電渦流傳感 器的感應(yīng)信號(hào)經(jīng)檢波器、濾波器、線性校準(zhǔn)器轉(zhuǎn)換成與臺(tái)面漂移量線性相關(guān)的 電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)由跟隨器輸出。所述跟隨器由運(yùn)算放大器或三極管構(gòu)成。
參見附圖2所示，所述電平指示電路主要由12個(gè)比較器N1—N12、發(fā)光 二極管VL1—VL12構(gòu)成，各個(gè)比較器N1—N12的比較電位輸出入端相并聯(lián)接 驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，各個(gè)比較器N1—N12的基準(zhǔn)電位輸入端上設(shè)定的基準(zhǔn)電位 從小至大構(gòu)成一梯隊(duì)(如0.5V、 0.6V、 0.7V……)，各個(gè)比較器N1—N12的輸 出端上接所述發(fā)光二極管VL1—VL12，對臺(tái)面中心位置分段指示。
具體各發(fā)光二極管布置分段示意，見附圖3所示，以系統(tǒng)最大位移51mm 為例，設(shè)置12段電平顯示，運(yùn)行時(shí)，臺(tái)面距中心在0~5mm時(shí)就正方向一只 發(fā)光二極管點(diǎn)亮，在5 ~ 10mm時(shí)正方向兩只發(fā)光二極管點(diǎn)亮，直到距中心20 ~ 25.5mm時(shí)，正方向五只發(fā)光二4及管點(diǎn)亮，距中心大于25.5mm時(shí)正方向過位移 正方向全部發(fā)光二極管全部點(diǎn)亮；臺(tái)面距中心在-5 0mm時(shí)負(fù)方向一只發(fā)光二 極管點(diǎn)亮，在-5 -10mm時(shí)負(fù)方向兩只發(fā)光二極管點(diǎn)亮，直到距中心-20~ -25.5mm時(shí)，負(fù)方向五只發(fā)光二極管點(diǎn)亮，距中心小于-25.5mm時(shí)負(fù)方向過位 移負(fù)方向過位移負(fù)方向全部發(fā)光二極管點(diǎn)亮。
實(shí)施例二參見附圖l所示， 一種臺(tái)面中心位置指示器，由一被測金屬斜 面1、電渦流傳感器3、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電路和電平指示電路構(gòu)成；與實(shí)施例 一的不同之處在于所述電平指示電路是由多個(gè)比較器以及多段式LCD屏構(gòu)
成，各個(gè)比較器的比較電位輸出入端相并聯(lián)接驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，各個(gè)比較器 的基準(zhǔn)電位輸入端上設(shè)定的基準(zhǔn)電位從小至大構(gòu)成梯隊(duì)，各個(gè)比較器的輸出端
上接所述多段式LCD屏的段位，對臺(tái)面中心位置分段指示。其它均同實(shí)施例一， 這里不再贅述。
上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此 項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵 蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種臺(tái)面中心位置指示器，其特征在于由一被測金屬斜面(1)、電渦流傳感器(3)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電路和電平指示電路構(gòu)成；所述被測金屬斜面位于動(dòng)圈(2)上，其表面光滑，斜面的斜向與臺(tái)面振動(dòng)方向一致；電渦流傳感器(3)固定在臺(tái)體(4)上，其探頭面對被測金屬斜面(1)相隔布置，電渦流傳感器(3)的感應(yīng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器處理后輸出一與臺(tái)面漂移量線性相關(guān)的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電平指示電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)面中心位置指示器，其特征在于所述電平指 示電路主要由多個(gè)比較器以及發(fā)光二極管構(gòu)成，各個(gè)比較器的比較電位輸出入 端相并聯(lián)接驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，各個(gè)比較器的基準(zhǔn)電位輸入端上設(shè)定的基準(zhǔn)電 位從小至大構(gòu)成梯隊(duì)，各個(gè)比較器的輸出端上接所述發(fā)光二極管，對臺(tái)面中心 位置分段指示。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)面中心位置指示器，其特征在于所述電平指 示電路主要由多個(gè)比較器以及多段式LCD屏構(gòu)成，各個(gè)比較器的比較電位輸出 入端相并聯(lián)接驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，各個(gè)比較器的基準(zhǔn)電位輸入端上設(shè)定的基準(zhǔn) 電位從小至大構(gòu)成梯隊(duì)，各個(gè)比較器的輸出端上接所述多段式LCD屏的段位， 對臺(tái)面中心位置分段指示。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)面中心位置指示器，其特征在于所述信號(hào)轉(zhuǎn) 換器由振蕩器、檢波器、濾波器、線性校準(zhǔn)器和跟隨器組成，振蕩器的輸出信 號(hào)接電渦流傳感器(3)探頭線圈，電渦流傳感器的感應(yīng)信號(hào)經(jīng)檢波器、濾波器、 線性校準(zhǔn)器轉(zhuǎn)換成與臺(tái)面漂移量線性相關(guān)的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)由跟隨器輸 出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的臺(tái)面中心位置指示器，其特征在于所述跟隨器 由運(yùn)算放大器或三極管構(gòu)成。
專利摘要一種臺(tái)面中心位置指示器，其特征在于包括一被測金屬斜面、電渦流傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電路和電平指示電路；被測金屬斜面位于動(dòng)圈上，斜面的斜向與臺(tái)面振動(dòng)方向一致；電渦流傳感器固定在臺(tái)體上，其探頭面對被測金屬斜面相隔布置，電渦流傳感器的感應(yīng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器處理后輸出一與臺(tái)面漂移量線性相關(guān)的電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大驅(qū)動(dòng)電平指示電路。本實(shí)用新型能夠在電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)開機(jī)前及運(yùn)行中直觀指示出臺(tái)面的實(shí)時(shí)中心位置，方便操作者對臺(tái)面中心位置的監(jiān)控和調(diào)整，提高了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)G01B7/02GK201193973SQ20082003622
公開日2009年2月11日 申請日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者徐付新, 武元楨 申請人:蘇州試驗(yàn)儀器總廠