非接触式电磁激振器技术方案

一、前言

非接触式电磁激振器是研究材料结构动态性能特性的测试（频率、谐振频率、振幅的测试）的重要仪器之一。它与其他激振器比较，具有五个优点：

1、与试件不接触，对试件无附加质量和附加刚度影响，测振准确度高。

2、频率范围宽。

3、适用于一切导电（磁性非磁性）试件。

4、噪音小。

5、成本小，体积小，质量小，结构简单，便于维护。

国外在六十年代已有使用，国内七十年代开始研制，到现在已经有针对不同用途的多种型号研制成功。现有激振器基本上能满足各种不同激振试验的要求。由于非接触式激振器具有以上优点，它在航空、航天、原子能、燃气轮机等领域被推广应用，颇受欢迎。

二、非接触式电磁激振器原理

非接触式激振器与电磁振动台在产生激振力的原理是类似的。所不同的是，非接触式电磁激振器使被激振试件内产生电涡流代替了电磁振动台的动圈电流，并且激振力可直接作用于被激试件。

1: 电涡流的产生

根据电磁感应定律，变化的磁场穿过导电体时，在导电体内将产生感应电动势，并生成感应电流。如导电体是金属薄板电阻率为ρ，将其插入交变磁场中，让磁感线垂直地穿过薄板，设板平面的磁场强度为 B=B（x，y，z），当磁感线穿过薄板时，板内将产生感应电场 E，则 E在任意闭合环路 C 的线积分等于穿过环路 C 的磁通的变化率。

∫E• dr=−∂φ/∂t

其中：φ=∫∫S• ds

当磁场由交流线圈产生，且电路在非饱和状态下工作时，磁感应强度B可以用简谐函数表:B=1.414Bo sin2πft

2：激振力的产生

根据电磁学基本公式：F=Bm²S/2µ。指出：激振线圈通过铁芯建立磁场，并对被激工件产生吸力，吸力大小在间隙一定时与参数Bm、S、µ。有关。

其中：Bm：平均磁感应强度；

      S： 铁芯每极截面积；

      µ。：真空中的导磁系数

3：电磁激器结构：

1. 主要有以下四个部分组成：

（1）、激磁线圈：包括直流偏磁绕组二部分，其中Ia为直流偏磁绕组，它使激振器产生一个预置偏磁力，决定激振器的直流工作点，并直接影响激振器的激力的幅值；Id为交流激磁绕组，它使激振器产生一个正弦的交变激振力。调节激振器交流绕组激励输入。即可改变激振力的大小。

（2）铁芯：根据电磁学基本公式：F=Bm²S/2µ。指出：激振线圈通过铁芯建立磁场，并对被激工件产生吸力，吸力大小在间隙一定时与参数Bm、S、µ。有关。

（3）测力线圈：用来监视激振器力输出的大小。当激振器铁芯中产生交变磁通时，测力线圈中产生感应电势，如果把该电势进行积分，就得到积分电压∫edt，公式：F1=B。B1S/µ。=-B0/nµ。∫edt中指出激振力F与∫edt成正比。经过适当标定，找出F1与∫edt的比例关系，就能把积分电压值转换成力的量值。

（4）壳体：它由非导磁的铝合金材料制成，能使激振器与安装部位之间进行隔磁。

三：技术参数要求

1、   大激振力：100Kgf

1. 工作频率范围：1—1KHz
2. 激振器与被激构件间隙：0.5±0.1(mm)
3. 激振力波形失真度：小于5%