[实用新型]一种电磁驱动式微加速度振动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电磁振动台。

背景技术

振动计量在军事、航天航空以及民用工业等技术领域中广泛应用，目前包括美国、西欧、俄罗斯以及日本等技术发达国家都十分重视振动计量相关技术的发展与研究。微加速度振动装置是在微加速度(10^-6g)范围内用于检测测振传感器的分辨率，是振动计量向微加速度方向发展的关键环节，也是计量基准向微量化发展所亟待解决的不足。常规电磁振动台中，由于追求高效地输出加速度，所以单位电流输出加速度值都较大，通过改变输入电流得到微加速度，往往要求输入的电流非常小，极大地影响了输出波形的信噪比。中国专利200520036395.7号公开了一种振动台，包括振动电机，振动台面和弹簧，其振动电机及弹簧架安装于台架与振动台面之间，振动的台面上开设有多个螺丝定位孔。这种振动台的缺点在于：当输出微加速度振动时，由于容易受到外部环境干扰等原因，输出振动加速度与电机转速有关，高频时很难得到微加速度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电磁驱动式微加速度振动的振动发生装置，其克服了现有技术无法提供高信噪比微加速度振动输出的缺点。

一种电磁驱动式微加速度振动装置，包括驱动线圈，磁路系统和弹性支撑系统；驱动线圈由线圈骨架和线圈组成，线圈固定于线圈骨架上；磁路系统包含磁轭和磁钢，线圈位于由磁钢和磁轭所形成的气隙磁场中；其特征在于：磁钢与内磁轭轴向固定，外磁轭呈环形将内磁轭和磁钢围绕在其内，线圈位于内磁轭与外磁轭之间，磁钢、内磁轭和外磁轭同轴，线圈位于内磁轭和外磁轭之间；内磁轭上固定支撑弹簧，支撑弹簧托持动质量块，动质量块与线圈骨架固定；

内磁轭、外磁轭、磁钢、驱动线圈和动质量块设置于外壳内，外壳包含上端封闭、下端开口的筒体和封闭筒体下端开口的底盖，磁钢与底盖固定，外壳的顶面作为放置被校准传感器的工作台面，底盖、磁钢、内磁轭和外磁轭形成闭合磁路；外壳通过吊装弹簧悬挂于吊装支架上，吊装弹簧的刚度远小于支撑弹簧的刚度，吊装支架固定于基础，工作台面与基础平行。

磁路系统和驱动线圈形成作用力发生部，线圈处于上述闭合磁路的气隙磁场中，当向线圈中通入电流，便可以产生相互作用力输出，即加速度输出。

进一步限定吊装支架的结构为：吊装支架包括与基础垂直的纵向支撑和与基础平行的水平支撑，纵向支撑与水平支撑固定连接，吊装弹簧将外壳挂于水平支撑；

吊装弹簧由数根组成，吊装弹簧一端均匀连接于筒体顶面，另一端均匀连接于水平支撑。

进一步，外磁轭呈圆柱环形的骨架，外磁轭的侧壁与筒体固定连接，外磁轭与底盖固定连接，同时底盖与筒体固定连接。外磁轭的顶部设有向内延伸的凸环，凸环恰好围住线圈，凸环与内磁轭之间的距离足够驱动线圈自由振动。

线圈绕制在线圈骨架上，同时线圈骨架与动质量块固定连接，动质量块的另一端通过支撑弹簧与内磁轭连接。

进一步，筒体上开设有引线孔，引线孔高出外磁轭。产生作用力的电流导线由引线孔引入，并与线圈连接，用于工作时给线圈提供控制电源。

进一步，支撑弹簧由数根弹簧组成，支撑弹簧均匀分布于内磁轭的顶面及动质量块下底面之间，起到支撑动质量块和线圈的作用。

本实用新型的技术构思是：磁钢、内磁轭、外磁轭和底盖构成闭合磁路，并在外磁轭顶部凸环和内磁轭间产生均匀气隙磁场，线圈螺旋缠绕于线圈骨架上，并置于气隙磁场中，线圈与磁力线垂直，当向线圈提供一个恒定正弦电流时，在磁场的作用下，线圈产生轴向正弦变化的安培力。根据作用力与反作用力的原理，由线圈、线圈骨架和动质量块构成的组合体受到该安培力作用的同时，由磁钢、内磁轭、外磁轭、底盖以及筒体构成的运动输出部组合体上也受到同样大小的力，由于该运动输出部组合体的质量远大于动质量块所在组合体的质量，因而可在运动输出部输出微小加速度。被校准传感器与筒体顶面固定连接，被校准传感器接受筒体所输出振动。

整个振动装置的输出信号主要受地基振幅为Y₀、角频率为ω₀的扰动Y(t)＝Y₀sinω₀t以及安培力作用。当对线圈通电流以后，由于安培力的作用，质量为m的动质量块所在组合体和质量为M的运动输出部组合体两部分分别受到大小为F(t)、作用方向相反的力的作用，其中F(t)＝Fsinωt，F为力的幅值，ω为角频率。忽略系统阻尼，假设吊装弹簧的弹簧刚度之和为k′；支撑弹簧的刚度为k；动质量块所在组合体的位移为x₁；运动输出部组合体的位移为x₂。