[实用新型]基于准零刚度理论的新型振动测量平台及测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于测量测试领域，尤其涉及一种基于准零刚度理论的新型振动测量平台及测试装置。

背景技术

机械振动是困扰工业发展的主要问题，现有的振动隔离方式主要包括主动隔振与被动隔振，被动隔振主要面临有效性与稳定性两个问题，通常当弹簧阻尼隔振系统的刚度较大时，其对低频振动的隔离性较差；当系统刚度较小时又会面临静态承载能力差的问题。主动/半主动隔振是当前发展的热门方向，通过改变系统阻尼或刚度的方式来实现隔振频段的扩展与静态载荷能力的加强。然而，主动/半主动隔振首先需要测量到振动系统的信息，包括：振幅、频率等，传统的振动测量方式主要通过加速度传感器来采集物体在某一方向上的加速度信号，两次积分后可以得到物体的振动位移信号。此种方法主要面临时间延迟与静态误差两个问题。前者会导致闭环控制中的反馈滞后，不仅影响了隔振效果，甚至在某些情况下会加强振动。后者表示测量到的振动位移是相对量，且初始的误差会在振动中被逐步放大，影响测量精度与控制效果。

另外一种测量振动位移量的方式是采用距离传感器如超声波传感器，但此种方法对于传感器的安装环境要求较高，不适用于移动物体的振动测量，如汽车等。此种方法的弊端还包括测量精度不足等。

因此从结构出发，设计新的基于准零刚度理论的绝对振动位移测量设备以实现及时，精准地测量有着广泛的工程实践意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于准零刚度理论的新型振动测量平台，旨在提解决现有测振方法面临的时间延迟，积累误差，安装环境要求严格等诸多缺点。

本实用新型是这样实现的，一种基于准零刚度理论的新型振动测量平台，其包括具有安装平面的底座、安装于所述底座上的四根纵梁及横跨安装于两根所述纵梁之间的横梁，四根所述纵梁垂直于所述底座的安装平面，四根所述纵梁具有垂直于所述安装平面的对称中心线，四根所述纵梁相对于该对称中心线对称，所述横梁横跨连接于处于对角的两根所述纵梁的顶部上，所述横梁平行于所述安装平面，所述振动测量平台还包括依次设置于所述对称中心线上的上部调节件、用以将力信号转换为电压信号的载荷传感器、上部拉伸弹簧、质量块、下部拉伸弹簧及下部调节件，所述上部拉伸弹簧拉伸连接于所述载荷传感器与所述质量块的上部之间，所述下部拉伸弹簧拉伸连接于所述质量块的下部与所述下部调节件之间，所述下部调节件连接于所述底座上并可调节，所述载荷传感器通过可调节的所述上部调节件悬挂于所述横梁上，所述上部拉伸弹簧与所述下部拉伸弹簧的刚度相同，所述质量块具有四侧面，每相邻两个所述侧面相互垂直，四根所述纵梁与所述质量块的四个所述侧面之间分别形成有水平支撑所述质量块的支撑组合，每一个所述支撑组合包括卡于所述侧面上的内部连接件、外部连接件、连接于所述外部连接件的内侧中部的线性轴承、穿设于所述外部连接件的相对两端部上的两个调节螺栓、一端固定连接于所述内部连接件上的碳纤维滑杆及套设于所述碳纤维滑杆上的压缩弹簧，所述碳纤维滑杆的另一端穿设于所述线性轴承及所述外部连接件上，所述压缩弹簧压缩于所述线性轴承与所述内部连接件之间，四根所述纵梁上分别连接有一限位挂板，所述调节螺栓具有一尖端部，该尖端部卡于所述限位挂板上，所述压缩弹簧的预压缩量λ₀满足：其中，a为所内部连接件的等效长度，b为所述外部连接件的等效长度，L0为压缩弹簧的原长，Kv为所述上部拉伸弹簧的刚度，Kh为压缩弹簧的刚度。

进一步地，所述质量块的所述侧面与所述内部连接件之间为点接触或线接触，所述调节螺栓的尖端部与所述限位挂板之间为点接触或线接触。

进一步地，所述质量块的每一个所述侧面上开设有第一卡槽，所述第一卡槽的横截面为V形，所述限位挂板上开设有第二卡槽，所述第二卡槽的横截面为V形，所述调节螺栓的尖端部抵顶于所述第二卡槽的槽底，所述内部连接件上具有刃部，所述刃部抵顶于所述第一卡槽的槽底。

进一步地，所述内部连接件的刃部与所述第一卡槽之间为线接触，所述调节螺栓的尖端部与所述第二卡槽之间为点接触；所述内部连接件的刃部与所述第一卡槽之间线接触的方向为水平方向，两个所述调节螺栓的尖端部与所述第二卡槽之间形成的两个点接触共同形成一直线，该直线和所述内部连接件的刃部与所述第一卡槽之间线接触的方向相同。

进一步地，所述上部拉伸弹簧与所述下部拉伸弹簧均有10mm以上的预拉伸量。