振动试验基础2-电动型振动试验机的构成

本文简单介绍电动型振动试验机的系统构成，即做振动试验的设备。本公众号内，没有特别注明的情况下，都是指通过此类设备进行的试验。

※振动试验机的种类

①机械式

低频率、单纯振动，现在基本上已淘汰，没有发展性。

②液压式

50kN以上的加振力、便宜、运行成本和修理费用高、上限频率和电动型振动台相比比较低、控制难。低频大位移运输试验和大质量试验体低频小速度试验还有点市场。

③电动型（现在的主流）

可以简单的对应任意波形的振动、频率范围广、加速度大。50kN以上设备比液压式贵。

　　其他还有伺服型振动试验机，但是高频对应不是很好，尤其2000Hz附近。另外感应式振动试验机应该有不错的发展前景，但是价格贵且耗电量大。

※系统构成实物图

（带水平滑台的时候还需要油压控制单元）

（振动控制仪和前置功放一体化）

振动控制仪中输入试验条件，产生振动波形的驱动信号，功放将信号放大，振动台内部动圈按照试验条件动作。安装在振动台上的加速度传感器拾取加速度信号，通过前置功放将信号放大，即控制仪得到加速度反馈信号，进行闭环控制。振动台内部产生的热量通过冷却系统（水冷、空冷、油冷）进行处理。

※振动台体(空冷式)内部简单示意图

※动作原理（喇叭发声）

弗莱明左手定则

上图，将动圈插入磁束回路的圆形空隙中，下面用空气弹簧固定保持。励磁线圈内通入直流电，在空隙中形成箭头所示的磁场（右手法则），驱动线圈与磁场方向直交。如果在驱动线圈内通入交流电源，动圈就会发生上下振动（弗莱明左手定则）。此时，发生的力和动圈通过的电流成正比。即

　　　　　　F=IBL

实际在振动试验机的制作过程中，为了增加磁场效率以及持续稳定振动，各个厂家花费心思，内藏各种部品，并对励磁线圈和动圈的形状等进行各种各样的复杂设计。

※振动控制仪

振动试验机系统的大脑，振动试验条件输入后，转换成电压电流信号驱动功放，使振动台进行各种振动动作，并对反馈回来的加速度信号进行分析，有效控制振动台的动作。可进行随机振动控制、正弦振动控制、冲击波控制、拍波控制、实测波再现控制、SOS、SOR、ROR控制、多通道多自由度控制、etc.。

※功放（电力增幅器）

目的：给振动台提供电力。振动控制仪过来的小信号，变成大电压大电流信号（几百伏几百安培），驱动振动台运动。

功放趋势：开关式、小型化、高功率、模块化、组合兼容性、省空间、省电等。最近，SiC技术的发展，相信不久的将来功放模块会越来越小。

工作原理和音响的功放一样。

总结：

以上简单介绍了振动试验机系统一些部分的组成，看似简单其实一套好的振动试验系统，涉及到各种技术领域，各厂家都花费大量时间、金钱、精力在设备的研发和制作上。在欧美主要厂家有LDS、UD，日本主要有IMV、EMIC、振研，国内主要有东菱、苏试、希尔等。比较可喜的是，国内厂家现在振动台单台最大推力可以生产到60tonf（东菱公司），已经赶超国外厂家。个人认为20年后，随着国内基础工业和材料的发展，国内生产的振动台在故障性和耐久性上面将有质的飞跃。