[发明专利]一种基于相位共振原理的高加速度振动测试系统

说明书

本发明公开了一种基于相位共振原理的高加速度振动测试系统，属于振动传感器计量领域。解决现有高加速度振动台无法在高加速度状态下保持共振的问题。本发明可自动调节谐振梁振动的频率，自动控制振动频率，使振谐振梁到达相位共振，并通过相位共振保持高加速度状态下的共振状态，以实现振动加速度最大化，实现对整个振动激励过程的控制。原有谐振式高加速度振动系统，通过低幅值扫频获得谐振频率，但谐振机构在高加速度状态下固有共振频率发生改变，所以传统方法无法在加速度增加后保持共振激励效果。本发明主要用于对振动传感器进行检测。

技术领域

本发明属于振动传感器计量领域，更为具体地讲，尤其涉及高加速度的振动传感器计量。

背景技术

疲劳损伤是引起航空发动机、燃汽轮机等高端动力装备关键零部件失效的主要机制之一，而对此类损伤的检测通常需要较大的振动加速度———用于航空发动机测试的加速度传感器测量范围需达到4900m/s²，航空发动机高压级压气机叶片的工作加速度幅值更是高达10000m/s²以上。然而，此类高加速度振动传感器的检测计量却非常复杂，传统高加速度传感器受限于结构，要么所能达到的幅值极为有限，要么体积很大不利于测试和试验。

目前市场上的高加速度振动测试装置，美国UD公司研制的T2000加速度幅值可以达到1960m/s²，英国LDS公司研制的V9X加速度幅值可以达到1470m/s，德国SPECKTRA公司的SE-101频率范围为70Hz～500Hz，加速度幅值可以达到3920m/s。国内外先进振动台的最大正弦加速度输出能力(中频段)可达980m/s²～4900m/s²。显然，目前国内现有的振动检测装置的测量能力无法满足高性能振动的高加速度量值计量需求。

本发明系统中的振动装置基于谐振放大原理，成功实现了了最大加速度10000m/s²的谐振式高加速度振动发生。但先前采用的采用谐振频率迭代识别的方法，不能完全解决了谐振梁共振频率的实时跟踪问题。目前谐振式高加速度振动传感器检测系统的谐振梁部分在高加速度状态原有振动特性会发生改变，导致其共振频率发生偏移，现有的传感器检测振动台可以实现高加速度的振动，但是对高加速度下的振动幅度，频率偏移无法控制，激励加速度达不到最大值，不能实现预期的高加速度激励效果。

相位共振原理也称纯模态试验法，是一种经典的传统方法，可追溯于20世纪50年代。这种方法采用多点正弦激振方式，对结构的每一个目标模态通过反复的调力调频，当外加激振力的大小和相位达到一定条件时，其振动位移响应与激振力的相位差为±90°。当结构系统达到相位共振状态时，激振力的频率即为试验结构的某阶固有振动频率，振动位移响应的形态即为该阶固有振动频率所对应的固有振型。

本发明基于相位共振原理，建立了谐振式高加速度振动控制系统，实现了高加速度振动的精确控制，实现了17.9Hz-2968Hz频率范围的控制和采集，建立了绝对法高加速度振动测量和校准系统。

发明内容

本发明是为了解决现有谐振式高加速度振动台无法保持共振频率，且无法实时调节频率偏移的问题；本发明提供了一种基于相位共振原理的高加速度振动测试系统。

请从技术实施原理的角度，补充下“基于相位共振原理的高加速度振动测试”实现“高加速度振动的精确控制”以及相应技术校准的技术原理，尽量从结构布设以及本发明主要采用显著区分于现有技术的技术点逐一描述下区别。