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非接觸式電磁激振器技術(shù)方案
一、前言
非接觸式電磁激振器是研究材料結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能特性的測(cè)試(頻率、諧振頻率、振幅的測(cè)試)的重要儀器之一。它與其他激振器比較,具有五個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1、與試件不接觸,對(duì)試件無(wú)附加質(zhì)量和附加剛度影響,測(cè)振準(zhǔn)確度高。
2、頻率范圍寬。
3、適用于一切導(dǎo)電(磁性非磁性)試件。
4、噪音小。
5、成本小,體積小,質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于維護(hù)。
國(guó)外在六十年代已有使用,國(guó)內(nèi)七十年代開(kāi)始研制,到現(xiàn)在已經(jīng)有針對(duì)不同用途的多種型號(hào)研制成功?,F(xiàn)有激振器基本上能滿足各種不同激振試驗(yàn)的要求。由于非接觸式激振器具有以上優(yōu)點(diǎn),它在航空、航天、原子能、燃?xì)廨啓C(jī)等領(lǐng)域被推廣應(yīng)用,頗受歡迎。
二、非接觸式電磁激振器原理
非接觸式激振器與電磁振動(dòng)臺(tái)在產(chǎn)生激振力的原理是類似的。所不同的是,非接觸式電磁激振器使被激振試件內(nèi)產(chǎn)生電渦流代替了電磁振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)圈電流,并且激振力可直接作用于被激試件。
1: 電渦流的產(chǎn)生
根據(jù)電磁感應(yīng)定律,變化的磁場(chǎng)穿過(guò)導(dǎo)電體時(shí),在導(dǎo)電體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),并生成感應(yīng)電流。如導(dǎo)電體是金屬薄板電阻率為ρ,將其插入交變磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直地穿過(guò)薄板,設(shè)板平面的磁場(chǎng)強(qiáng)度為 B=B(x,y,z),當(dāng)磁感線穿過(guò)薄板時(shí),板內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng) E,則 E在任意閉合環(huán)路 C 的線積分等于穿過(guò)環(huán)路 C 的磁通的變化率。
∫E• dr=−∂φ/∂t
其中:φ=∫∫S• ds
當(dāng)磁場(chǎng)由交流線圈產(chǎn)生,且電路在非飽和狀態(tài)下工作時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以用簡(jiǎn)諧函數(shù)表:B=1.414Bo sin2πft
2:激振力的產(chǎn)生
根據(jù)電磁學(xué)基本公式:F=Bm²S/2µ。指出:激振線圈通過(guò)鐵芯建立磁場(chǎng),并對(duì)被激工件產(chǎn)生吸力,吸力大小在間隙一定時(shí)與參數(shù)Bm、S、µ。有關(guān)。
其中:Bm:平均磁感應(yīng)強(qiáng)度;
S: 鐵芯每極截面積;
µ。:真空中的導(dǎo)磁系數(shù)
3:電磁激器結(jié)構(gòu):
(1)、激磁線圈:包括直流偏磁繞組二部分,其中Ia為直流偏磁繞組,它使激振器產(chǎn)生一個(gè)預(yù)置偏磁力,決定激振器的直流工作點(diǎn),并直接影響激振器的激力的幅值;Id為交流激磁繞組,它使激振器產(chǎn)生一個(gè)正弦的交變激振力。調(diào)節(jié)激振器交流繞組激勵(lì)輸入。即可改變激振力的大小。
(2)鐵芯:根據(jù)電磁學(xué)基本公式:F=Bm²S/2µ。指出:激振線圈通過(guò)鐵芯建立磁場(chǎng),并對(duì)被激工件產(chǎn)生吸力,吸力大小在間隙一定時(shí)與參數(shù)Bm、S、µ。有關(guān)。
(3)測(cè)力線圈:用來(lái)監(jiān)視激振器力輸出的大小。當(dāng)激振器鐵芯中產(chǎn)生交變磁通時(shí),測(cè)力線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),如果把該電勢(shì)進(jìn)行積分,就得到積分電壓∫edt,公式:F1=B。B1S/µ。=-B0/nµ。∫edt中指出激振力F與∫edt成正比。經(jīng)過(guò)適當(dāng)標(biāo)定,找出F1與∫edt的比例關(guān)系,就能把積分電壓值轉(zhuǎn)換成力的量值。
(4)殼體:它由非導(dǎo)磁的鋁合金材料制成,能使激振器與安裝部位之間進(jìn)行隔磁。
三:技術(shù)參數(shù)要求
1、 大激振力:100Kgf
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