[发明专利]基于二级螺旋弹簧系统的超低频隔振装置

说明书

技术领域

本发明涉及绝对重力测量技术领域，尤其涉及一种基于二级螺旋弹簧系统的超低频隔振装置。

背景技术

在隔振系统中，振动大体分为垂直和水平方向三个自由度,目前使用最广泛的垂直方向振动机构当属空气弹簧,其具有制造加工简单、成本低廉、隔振性能好等突出优点。水平隔振机构有层合橡胶、三线摆、倒摆、正倒摆结合等形式,其固有频率均与摆长有关,固有频率降低意味着摆长必须增加,同时机构高度会上升,不利于系统的稳定。

在精密物理实验和测量领域,地面微振动已成为测量的主要噪声来源。超低频垂直隔振技术能够大幅降低环境噪声对精密测量的影响,具有重要意义和广阔应用前景。超低频垂直隔振技术包括主动隔振和被动隔振两种,其中主动隔振技术相比被动隔振能实现更好的隔振性能。现有的一种超级弹簧主动式超低频垂直隔振系统是目前最为先进的超低频垂直隔振系统,其通过精密位移探测和主动控制使得直接悬挂被隔振物体的弹簧的等效长度增加,从而增大周期,降低本征频率。

现有的FG5的隔振系统是外部框架通过三根支撑弹簧悬挂内部支架,内部支架通过一根主弹簧悬挂被隔振物体。被隔振物体的底部有一个玻璃球,在玻璃球两侧的中间框架上装有发光二极管和两个光电二极管及检测电路和反馈电路,在支架的顶部装有音圈电机的线圈部分,相应的磁铁部分安装在外部框架上。在支架和外部框架之间还装有柔性机构用以约束支架相对于外部框架仅能垂直运动和线性运动。但是,这种两级隔振的单自由度运动限制机构较为复杂,使得系统限位结构复杂,容易发生故障。

提出一种新型的基于二级螺旋弹簧系统的超低频隔振装置，减少结构的复杂程度及降低故障率，对隔振系统的研究有重要意义。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于二级螺旋弹簧系统的超低频隔振装置。

本发明是这样实现的：

整个装置的核心部分包括由第1级弹簧和第2级弹簧组成的二级螺旋弹簧系统，第1级弹簧和第2级弹簧均为三根螺旋弹簧悬挂方式构成，通过二级螺旋弹簧系统的耦合提供了二级弹性结构。第1级弹簧作为第2级弹簧的质量块，这样，第2级弹簧框架由于惯性作用与地面保持相对静止，使第1级弹簧在惯性的作用下，具有一定的隔振效果；第1级弹簧通过三根螺旋弹簧悬挂需要被隔振的反射棱镜，通过电容位移传感器检测被隔振物体即反射棱镜相对于第1级弹簧框架的位移；将检测的相对位移通过反馈电路转换为电流输入到磁缸线圈，使第2级弹簧下的内底座位移跟随隔振物体即反射棱镜与第1级弹簧框架的相对位移而变化，从而让整个装置等效为超长弹簧，增加整个装置的等效周期到几十秒以上。

具体地说，本发明包括反馈电路、外架上盘、第1可调螺杆、电容位移传感器、第2级弹簧、内架上盘、内架支杆、反射棱镜底盘、反射棱镜、外底座、内底座、调平螺钉、第1级弹簧和磁缸线圈、外架支杆、第2可调螺杆；

其位置和连接关系是：

外底座和外架上盘由3根均布的外架支杆两端的螺纹连接固定成一个外整体框架；

在外底座的底面均布有3个调平螺钉，通过调整3个调平螺钉使整个隔振装置与地面保持水平；

内底座由均布在外架上盘正下方的3根第2级弹簧悬挂；

内底座和内架上盘由3根内架支杆两端的螺纹连接固定成一个内整体框架；

反射棱镜底盘由均布在内架上盘正下方的3根第1级弹簧悬挂；

反射棱镜固定在反射棱镜底盘的正上方；

在反射棱镜底盘和反射棱镜之间设置有电容位移传感器，在内底座和外底座之间设置有磁缸线圈，电容位移传感器、反馈电路和磁缸线圈依次连接；

3根第2级弹簧的顶端与外架上盘上的3根第1可调螺杆连接，3根第1级弹簧的顶端与内架上盘上的3根第2可调螺杆连接；

通过调整3个调平螺钉、3根第1可调螺杆和3根第2可调螺杆保证装置内各部件均保持水平。

与现有技术相比，本发明具有下列优点和积极效果：

结构简单，操作方便，通过反馈电路使整个隔振系统对地脉动信号(3-6s)有较为理想的隔振效果，为高精度绝对重力仪研制提供了良好的技术支撑。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是第1可调螺杆的结构示意图；

图3是电容位移传感器的结构示意图；

图4是本发明实施例架构示意图。

图中：

A—支架；

B—落体机构；

C—本装置；

0—反馈电路；

1—外架上盘；

2—第1可调螺杆，