型振动实验台测试系统设计开题报告(3)

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5研究方法及方案

5.1振动实验台原理模型

振动台又称振动激励器或振动发生器。它是一种利用电动、电液压、压电或其他原理获得机械振动的装置。其原理是将激励信号输入一个置于磁场中的线圈，来驱动和线圈相联的工作台。电动式振动台主要用于10Hz以上的振动测量，最大可激发200N的压力。在20Hz以下的频率范围，常使用电液压式振动台，这时振劝信号的性质由电伺服系统控制。液压驱动系统可以给出较大的位移和冲击力。振动台可以用于加速度计的校准，也可用于电声器件的振动性能测和其耸的振动试验。对于不同的测试物和技术指标，应注意选用不同结构和激励范围的振动台。 49404

5.2小型振动实验台测试系统研究方案

5.2.1 振动实验台的基本参数

测量振动物体上某点的位移、速度、加速度、频率、相位等参数。当以某种激振力作用在被测件上时，对其受迫振动进行测量时，需要测量被测对象的振动力学参量或动态性能，比如固有频率、阻尼、阻抗、响应、模态等参数。

5.2.2测试传感器的选择

（1）位移传感器的选择

常用的位移传感器有电阻式位移传感器、电容式位移传感器、电感式位移传感器、电涡流位移传感器等。

电阻式位移传感器原理：电阻式位移传感器是一种应用较早的电参数传感器，它的价格便宜，种类多，因此应用十分广泛。其基本原理是将被测物理量的变化转换成与之有关系的电阻值的变化，再经过相应的测量电路后，反映出被测量的变化。电阻式位移传感器以结构简单、线性精度和稳定性能较好，可以测重量、测位移、测加速度，已成为生产过程检测及实现生产自动化不可缺少的手段之一。适用于注塑机、压铸机、橡胶机、鞋机、EVA注射机、木工机械、液压机械等。

电容式位移传感器原理：电容式位移传感器的电容器极板多为金属材料，极板间衬物多为无机材料。测杆磁致伸缩液位计工作时，电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝周围产生脉冲电流磁浮子场。在磁致伸缩液位计测杆外配有一浮子，浮子沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久的磁环，当脉冲磁环磁场电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改脉冲电流磁场的变化，使得由磁致伸缩材料做成的导波丝在浮子所在的位置产生波导丝一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定液面的位置。仪表由一个电路单元、一套防爆外壳和杆式传感元件组成，传感器有多种型号可选。适用于压电微位移、振动台，电子显微镜微调，天文望远镜镜片微调，精密微位移测量等。

电感位移传感器原理：电感位移传感器是基于变压器原理，通过一次线圈与二次线圈弱电磁藕合，使得铁芯的位移变化量与输出的电压电流的变化量呈线性关系，把机械变化量转变为标准电讯号供给电脑数据采集或PLC进行过程控制。电感位移传感器产品是将传感器线圈和电子线路安装在一个不锈钢管里，实现了机电一体化，具有较强的抗干扰能力。该系列产品具有可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点。是位移、距离、厚度、振动、膨胀、液位、压缩，应变等物理量的检测和分析的工具。在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。

通过初步比较认为，电容式位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器，具有无磨擦、无损磨和无惰性的非接触位移传感器的特点，还有灵敏度高，零漂小，频响宽，非线性小，精度稳定性好，抗电磁干扰能力强和使用操作方便等优点。在国内高等院校、工厂中得到广泛应用，成为科研、教学和生产中一种不可缺少的测试仪器。暂时采用M12接近开关电容式位移传感器，如图5.1所示。M12接近开关具有灵敏度高，频率响应快，重复定位性精度高，输出功率大,工作稳定性高，使用寿命长等优点。