本實(shí)用新型涉及一種電磁振動(dòng)臺(tái)。

背景技術(shù)：

振動(dòng)計(jì)量在軍事、航天航空以及民用工業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域中都普遍存在，目前包括美國、西歐、俄羅斯以及日本等技術(shù)發(fā)達(dá)國家都十分重視振動(dòng)計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與研究。微加速度振動(dòng)裝置主要是在微加速度(10^-6g)范圍內(nèi)用于檢測(cè)測(cè)振傳感器的分辨率，是振動(dòng)計(jì)量向微加速度方向發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是計(jì)量基準(zhǔn)向微量化發(fā)展所亟待解決的不足。常規(guī)電磁振動(dòng)臺(tái)中，由于追求高效地輸出加速度，所以單位電流輸出加速度值都較大，通過改變輸入電流得到微加速度，往往要求輸入的電流非常小，極大地影響了輸出波形的信噪比。中國專利200520036395.7號(hào)公開了一種振動(dòng)臺(tái)，包括振動(dòng)電機(jī)，振動(dòng)臺(tái)面和彈簧，其振動(dòng)電機(jī)及彈簧架安裝于臺(tái)架與振動(dòng)臺(tái)面之間，振動(dòng)的臺(tái)面上開設(shè)有多個(gè)螺絲定位孔。這種振動(dòng)臺(tái)的缺點(diǎn)在于：當(dāng)輸出微加速度振動(dòng)時(shí)，由于容易受到外部環(huán)境干擾等原因，輸出振動(dòng)加速度與電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，高頻時(shí)很難得到微加速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)無法提供高信噪比微加速度振動(dòng)的不足，本實(shí)用新型提出了一種能輸出微加速度振動(dòng)的振動(dòng)發(fā)生裝置。

一種微加速度振動(dòng)裝置，包括外殼和安裝于外殼內(nèi)的激振組件，激振組件由磁鋼、磁軛、動(dòng)圈、動(dòng)軸和復(fù)位彈簧組件組成，磁鋼和磁軛固定，動(dòng)圈和動(dòng)軸固定，動(dòng)圈由動(dòng)圈骨架和纏繞于動(dòng)圈骨架上的線圈組成，其特征在于：磁鋼、磁軛、動(dòng)圈和動(dòng)軸同軸，磁鋼、磁軛、動(dòng)圈和動(dòng)軸依次從下向上布置；復(fù)位彈簧組件設(shè)置于動(dòng)軸與外殼之間，復(fù)位彈簧組件具有提供使動(dòng)軸向下的預(yù)緊力的第一復(fù)位彈簧和提供使動(dòng)軸向上的預(yù)緊力的第二復(fù)位彈簧；外殼的頂部設(shè)有允許動(dòng)軸頂面外露的通孔，動(dòng)軸的外露面作為工作臺(tái)面；外殼通過吊裝彈簧懸掛于吊裝支架上。

進(jìn)一步，吊裝支架包含縱向支撐和水平支撐，吊裝彈簧的數(shù)量為多個(gè)，吊裝彈簧沿外殼的頂面均勻分布。

進(jìn)一步，外殼由筒體、底蓋和動(dòng)軸支架組成；筒體和底蓋分別與動(dòng)軸支架固定，第二復(fù)位彈簧位于動(dòng)軸與動(dòng)軸支架之間，筒體具有頂板，允許動(dòng)軸外露的通孔開設(shè)于頂板上。

進(jìn)一步限定動(dòng)軸支架的形狀和與筒體、底蓋、動(dòng)軸的連接結(jié)構(gòu)：動(dòng)軸支架具有與筒體適配的本體，本體中空且套裝于筒體內(nèi)，本體的側(cè)壁與筒體固定，本體的底面與底蓋固定，本體的頂部托住第二復(fù)位彈簧。

進(jìn)一步限定動(dòng)軸支架與激振組件的關(guān)系：本體內(nèi)設(shè)有一圈向內(nèi)延伸的凸環(huán)，凸環(huán)與磁軛之間有氣隙，動(dòng)圈位于氣隙中，凸環(huán)、磁軛、磁鋼及底蓋形成閉合磁路，閉合磁路在氣隙中產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)；動(dòng)圈與凸環(huán)的距離足夠動(dòng)圈自由振動(dòng)。

進(jìn)一步限定動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)，以明確動(dòng)軸與復(fù)位彈簧組件的關(guān)系：動(dòng)軸的上部設(shè)有上軸肩，第一復(fù)位彈簧設(shè)置于上軸肩與筒體之間；動(dòng)軸的下部設(shè)有下軸肩，第二復(fù)位彈簧設(shè)置于動(dòng)軸支架與下軸肩之間；第一復(fù)位彈簧一端抵緊動(dòng)軸的上軸肩，另一端抵緊筒體的頂板；第二復(fù)位彈簧一端抵緊下軸肩，另一端抵緊動(dòng)軸支架的本體。

第一復(fù)位彈簧和第二復(fù)位彈簧均為碟形彈簧，第一復(fù)位彈簧的小端抵緊上軸肩，第二復(fù)位彈簧的小端抵緊下軸肩。

進(jìn)一步，筒體和動(dòng)軸支架上均設(shè)有引線孔，筒體的引線孔與動(dòng)軸支架引線孔對(duì)位。

本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是：利用凸環(huán)、磁軛、磁鋼及底蓋形成的閉合磁路在氣隙中產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后作用在線圈上，此時(shí)再向線圈提供一個(gè)恒定正弦電流，那么通電線圈便產(chǎn)生安培力并作用在動(dòng)軸上，產(chǎn)生穩(wěn)定的振動(dòng)加速度輸出。被校準(zhǔn)傳感器與動(dòng)軸固定連接，接受動(dòng)軸所輸出的振動(dòng)。同時(shí)通過吊裝彈簧和蝶形彈簧的設(shè)置，使得裝置可以有效隔離外界干擾并實(shí)現(xiàn)微加速度振動(dòng)輸出。

本實(shí)用新型的有益效果是：將激振組件和激振組件外殼通過吊裝彈簧懸掛于吊裝支架上，有效隔離外界振動(dòng)，使激振組件不受外界干擾振動(dòng)的影響，同時(shí)設(shè)計(jì)選用剛度大的蝶形彈簧預(yù)緊裝卡安裝動(dòng)軸，使得其能夠提供微加速度震源,結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用,操作方便。

附圖說明

圖1是微加速度振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是筒體的示意圖。

圖3是動(dòng)軸支架的示意圖。

圖4是磁路圖。

圖5是微加速度振動(dòng)臺(tái)等效力學(xué)模型。

具體實(shí)施方式

參照附圖1-5進(jìn)一步說明本實(shí)用新型：

如圖1所示，一種微加速度振動(dòng)發(fā)生裝置，包括外殼和安裝于外殼內(nèi)的激振組件，激振組件由磁鋼12、磁軛11、動(dòng)圈、動(dòng)軸4和復(fù)位彈簧組件組成，磁鋼12與磁軛11固定，動(dòng)圈包括動(dòng)圈骨架8和纏繞于動(dòng)圈骨架8上的線圈10，動(dòng)圈骨架8與動(dòng)軸4粘接固定或者通過鉚連接固定；線圈螺旋纏繞于動(dòng)圈骨架上，當(dāng)向線圈內(nèi)通入交變電流時(shí)，在磁場(chǎng)的作用下，動(dòng)圈組件產(chǎn)生沿動(dòng)圈骨架軸向的安培力。

磁鋼12、磁軛11、動(dòng)圈和動(dòng)軸4同軸，磁鋼12、磁軛11、動(dòng)圈和動(dòng)軸4依次從下向上布置；復(fù)位彈簧組件設(shè)置于動(dòng)軸4與外殼之間，復(fù)位彈簧組件具有提供使動(dòng)軸向下的預(yù)緊力的第一復(fù)位彈簧6和提供使動(dòng)軸向上的預(yù)緊力的第二復(fù)位彈簧7。外殼的頂部設(shè)有允許動(dòng)軸4頂面外露的通孔，動(dòng)軸4的外露面作為工作臺(tái)面。

外殼通過吊裝彈簧2懸掛于吊裝支架上。吊裝支架包含縱向支撐3和水平支撐1，吊裝彈簧2的數(shù)量為多個(gè)，吊裝彈簧2沿外殼的頂面均勻分布。

外殼包括筒體5、底蓋13和動(dòng)軸支架9，底蓋13與磁鋼12固定連接。

如圖2所示，筒體5具有頂板，允許動(dòng)軸4外露的通孔52開設(shè)于頂板上。筒體5上設(shè)有引線孔51。

如圖1和圖3所示，動(dòng)軸支架9具有與筒體適配的本體91，本體91中空且套裝于筒體5內(nèi)，本體91的側(cè)壁與筒體固定，本體91的底面與底蓋固定，本體91的頂部托住第二復(fù)位彈簧7。動(dòng)軸支架9上設(shè)有引線孔92。本體91底面均勻分布有多個(gè)螺孔，底蓋13有與螺孔對(duì)位的螺釘通孔，螺釘通過螺釘通孔安裝于對(duì)應(yīng)的螺孔。

如圖3所示，動(dòng)圈支架9上設(shè)有引線孔92。動(dòng)軸支架9設(shè)有向內(nèi)延伸的一圈凸環(huán)93。如圖1所示，動(dòng)圈支架9的引線孔92與筒體5的引線孔51對(duì)位。

如圖4所示，凸環(huán)93與磁軛11之間存在氣隙，動(dòng)圈位于氣隙中，凸環(huán)、磁軛11、磁鋼12及底蓋13形成閉合磁路，并在氣隙中產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度。動(dòng)圈與凸環(huán)93的距離足夠動(dòng)圈自由振動(dòng)。

如圖1所示，動(dòng)軸4的上部設(shè)有上軸肩，動(dòng)軸4的下部設(shè)有下軸肩；第一復(fù)位彈簧6一端抵緊動(dòng)軸4的上軸肩，另一端抵緊筒體5的頂板，第一復(fù)位彈簧6的預(yù)緊力將動(dòng)軸4向下壓；第二復(fù)位彈簧7一端抵緊下軸肩，另一端抵緊動(dòng)軸支架9的本體91，第二復(fù)位彈簧7的預(yù)緊力將動(dòng)軸4向上頂，從而對(duì)動(dòng)軸4起到支撐限位的作用。當(dāng)線圈10內(nèi)通入交變電流時(shí)，動(dòng)圈在安培力的作用下沿軸向上下振動(dòng)，此時(shí)，復(fù)位彈簧組件起到為動(dòng)軸4提供回復(fù)力的作用

第一復(fù)位彈簧6和第二復(fù)位彈簧7均為碟形彈簧，第一復(fù)位彈簧6的小端抵緊上軸肩，第二復(fù)位彈簧7的小端抵緊下軸肩。第一復(fù)位彈簧6和第二復(fù)位彈簧7實(shí)現(xiàn)動(dòng)軸的預(yù)緊裝卡安裝，同時(shí)由于剛度較大，有利于微加速度振動(dòng)的產(chǎn)生。吊裝彈簧2使用剛度較小的柱形彈簧，起到隔振的效果。

如圖1所示，吊裝支架的縱向支撐3與基礎(chǔ)14垂直，水平支撐1與基礎(chǔ)14平行，縱向支撐3與水平支撐1固定連接。激振組件通過多根吊裝彈簧2懸掛于水平支撐1上，吊裝彈簧2均勻分布于筒體5頂部；筒體5頂部開設(shè)有允許動(dòng)軸4向外伸展的通孔52，動(dòng)軸4頂面作為放置被校準(zhǔn)傳感器A的工作臺(tái)面。

水平支撐1呈圓環(huán)形，縱向支撐3沿水平支撐1的圓環(huán)面均勻分布。當(dāng)然，水平支撐1也可以呈其它形狀，如正方形。水平支撐1的形狀不局限于本實(shí)施例的舉例。

吊裝支架的基礎(chǔ)14是地面，也可以是與地面固定的基座。

本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思：利用動(dòng)軸支架9、磁軛11、磁鋼12及底蓋13形成的閉合磁路在氣隙中產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后作用在線圈10上，此時(shí)再向線圈10提供一個(gè)恒定正弦電流，那么通電線圈便產(chǎn)生安培力并作用在動(dòng)軸4上，產(chǎn)生穩(wěn)定的振動(dòng)加速度輸出。被校準(zhǔn)傳感器A與動(dòng)軸4固定連接，接受動(dòng)軸4所輸出的振動(dòng)。同時(shí)通過吊裝彈簧2和蝶形彈簧的設(shè)置，使得裝置可以有效隔離外界干擾并實(shí)現(xiàn)微加速度振動(dòng)輸出。

整個(gè)振動(dòng)發(fā)生裝置主要受到地基14所引入振幅為Y₀、角頻率為ω₀的干擾Y(t)＝Y(jié)₀sinω₀t以及本身產(chǎn)生的安培力作用。當(dāng)對(duì)線圈10通電流以后，由于安培力的作用，動(dòng)軸4及激振組件外殼分別受到大小相等、作用方向相反的力F sinωt和-F sinωt作用。忽略系統(tǒng)阻尼，假設(shè)吊裝彈簧2的彈簧剛度之和為k′；第一碟形彈簧6和第二蝶形彈簧7的剛度之和為k；動(dòng)軸4的質(zhì)量為m、位移為x₁；動(dòng)軸4及兩個(gè)蝶形彈簧以外部分的總質(zhì)量為M、位移為x₂。

當(dāng)考慮振動(dòng)發(fā)生裝置僅受到地基14的作用時(shí)，可列動(dòng)力學(xué)方程：

可得由地基14作用引入的動(dòng)軸4穩(wěn)態(tài)響應(yīng)振幅為：

進(jìn)一步整理得：

令r_s＝ω₀/ω_s、r_m＝ω₀/ω_m、r_M＝ω₀/ω_M，則有：

由于所選用第一蝶形彈簧6和第二蝶形彈簧7的剛度遠(yuǎn)大于吊裝彈簧2的剛度，即k>>k′，且滿足r_m<<1，r_mr_M<<1，則上式可簡化為：

對(duì)應(yīng)的加速度幅值為：

進(jìn)一步合理設(shè)計(jì)ω_s，使得則有從而可獲得較好的隔振效果，消除地基14干擾影響。

當(dāng)考慮動(dòng)軸4受到主作用力作用時(shí)可列動(dòng)力學(xué)方程：

可得由主作用力引入的動(dòng)軸4的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)振幅為：

由于蝶形彈簧的剛度遠(yuǎn)大于吊裝彈簧2的剛度，即k>>k′，因此上式中的k′可忽略不計(jì)，則上式可簡化為：

令r₁＝ω/ω₁、μ＝m/M，則上式可進(jìn)一步簡化為：

對(duì)應(yīng)的加速度幅值為：

設(shè)計(jì)時(shí)，取ω₁使得進(jìn)而對(duì)應(yīng)的加速度幅值可簡化為：

可見，只要選用剛度k足夠大的蝶形彈簧，本裝置便可以獲得微加速度輸出。

由此，本實(shí)用新型通過剛度較小的吊裝彈簧2很好的隔離了由地基14引入的干擾，同時(shí)通過蝶形彈簧裝卡動(dòng)軸4有效地減小了在給定輸入電磁作用力下輸出的加速度量值。同時(shí)，通過設(shè)計(jì)振動(dòng)發(fā)生裝置磁路氣隙磁場(chǎng)B和磁場(chǎng)中線圈導(dǎo)體長度L，即可在輸入電流I時(shí)，根據(jù)安培力計(jì)算公式F＝BIL，產(chǎn)生激勵(lì)力F，進(jìn)而獲得到微g量級(jí)(10^-6g)的振動(dòng)輸出，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)微加速度振動(dòng)的輸出。

本實(shí)用新型的有益效果是:將激振組件和激振組件外殼通過吊裝彈簧懸掛于吊裝支架上，隔離外界振動(dòng)，使激振組件不受外界干擾振動(dòng)的影響，同時(shí)設(shè)計(jì)選用剛度大的蝶形彈簧預(yù)緊裝卡安裝動(dòng)軸，使得其能夠提供高信噪比的微加速度震源,結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用,操作方便。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。