一体式双轴向电磁振动台.pdf

一体式双轴向电磁振动台，包括底座，水平向运动装置，垂直向运动装置和运动平台；水平向传动机构主要由水平向连接件和多个水平向支撑簧片组成；水平向支撑簧片均匀支撑水平向连接件，每个水平向支撑簧片一端与水平向连接件固定、另一端与底座固定；垂直向传动机构主要由垂直向支撑组件和垂直向连接件组成；垂直向支撑组件包含多个支撑单元，每个支撑单元包括各自的水平向簧片、簧片连接件和侧簧片，簧片连接件沿垂直向振动台的轴向设置，簧片连接件的上下两端分别固定有上水平向簧片和下水平向簧片，上、下水平向簧片均与其簧片连接件正交；垂直向振动台振动时，每个支撑单元均匀受力。本发明具有能够输出水平、垂直双轴向振动信号的优点。

权利要求书1.  一体式双轴向电磁振动台，其特征在于：包括底座，底座上设有水平向运动装置，垂直向运动装置和运动平台；水平向运动装置和垂直向运动装置分别包含各自的振动台和传动机构； 水平向传动机构主要由能够连接运动平台的水平向连接件和多个水平向支撑簧片组成，水平向连接件与水平向振动台的运动部件固定；水平向支撑簧片均匀支撑水平向连接件，每个水平向支撑簧片一端与水平向连接件固定、另一端与底座固定； 垂直向传动机构主要由垂直向支撑组件和垂直向连接件组成，垂直向连接件一端能够连接运动平台、另一端与垂直向支撑组件固定；垂直向支撑组件与垂直向振动台的运动部件固定；垂直向支撑组件包含多个支撑单元，每个支撑单元包括各自的水平向簧片、簧片连接件和侧簧片，簧片连接件沿垂直向振动台的轴向设置，簧片连接件的上下两端分别固定有上水平向簧片和下水平向簧片，上、下水平向簧片均与其簧片连接件正交；侧簧片与簧片连接件正交且固定连接，侧簧片的两个自由端分别相对底座固定，侧簧片与垂直向振动台之间有允许侧簧片沿振动台径向形变的空间；垂直向振动台振动时，每个支撑单元均匀受力。 2.  如权利要求1所述的一体式双轴向电磁振动台，其特征在于：垂直向振动台的运动部件与一固定架固定，固定架上设有定位上水平向簧片的定位槽，每个定位槽对应一个水平向簧片；下水平向簧片与垂直向振动台的运动部件相对固定。 3.  如权利要求2所述的一体式双轴向电磁振动台，其特征在于：垂直向传动机构具有与底座相对固定的侧簧片架，侧簧片的两端分别固定于侧簧片架上，侧簧片架上具有槽，该槽的空间形成允许侧簧片沿振动台径向形变的空间，每个侧簧片对应一个槽，槽沿侧簧片架的外表面均匀分布。 4.  如权利要求3所述的一体式双轴向电磁振动台，其特征在于：垂直向传动机构由两对支撑单元对组成，两对支撑单元正交，每对支撑单元对的两个支撑单元对称设置。 5.  如权利要求4所述的一体式双轴向电磁振动台，其特征在于：两对支撑单元对的上水平向簧片通过上十字连接块连接，每个上水平向簧片连接上十字连接块的一个臂；下水平向簧片通过下十字连接块连接，每个下水平向簧片连接下十字连接块的一个臂。 6.  如权利要求5所述的一体式双轴向电磁振动台，其特征在于：上十字连接块和下十字连接块分别由两个正交固定的簧片组成。 7.  如权利要求2-6之一所述的一体式双轴向电磁振动台，其特征在于：水平向支撑簧片与垂直向传动机构之间有间隙。

说明书一体式双轴向电磁振动台
技术领域
本发明涉及一种适用于水平、垂直双轴向输出振动信号的一体式电磁振动台系统。
技术背景
测振传感器是获取各类振动信号的主要途径，广泛应用于人类生产生活的多个领域。为使测振传感器更加准确地将机械振动信号转化为电信号，以便于信号的检测、分析和存储，必须对测振传感器进行精确的校准，以保证获取的振动信号的精度。所以，建立振动校准系统具有重要意义，而电磁振动台作为整个振动校准系统的核心，直接影响对测振传感器进行振动校准工作的质量及效率。
传统单轴向线运动电磁振动台可以分为实现水平向机械振动信号输出的水平向电磁振动台和实现垂直向机械振动信号输出的垂直向电磁振动台。为实现对测振传感器水平向和垂直向输出参数的精确校准，需要将测振传感器分别安装于水平向电磁振动台和垂直向电磁振动台，分步激励完成。因此，对测振传感器的振动校准系统将由两套振动台组成，对振动校准系统的总体设计及安装环境提出了较高的要求，提高了制造成本，同时也使测振传感器的校准过程变得更加繁琐从而增加了校准时间。由此可见，设计一种可以实现水平、垂直双轴向输出振动信号的一体式电磁振动台系统对更加高效地完成测振传感器的振动校准，节约振动校准系统的制造成本，简化安装环境具有重要意义。
发明内容
为提高对测振传感器的水平、垂直双轴向振动校准效率，简化振动校准系统的总体设计及安装环境，降低制造成本，本发明提供了一种能够输出水平、垂直双轴向振动信号的一体式电磁振动台系统。
一体式双轴向电磁振动台，包括底座，底座上设有水平向运动装置，垂直向运动装置和运动平台；水平向运动装置和垂直向运动装置分别包含各自的振动台和传动机构；
水平向传动机构主要由能够连接运动平台的水平向连接件和多个水平向支撑簧片组成，水平向连接件与水平向振动台的运动部件固定；水平向支撑簧片均匀支撑水平向连接件，每个水平向支撑簧片一端与水平向连接件固定、另一端与底座固定；
垂直向传动机构主要由垂直向支撑组件和垂直向连接件组成，垂直向连接件一端能够连接运动平台、另一端与垂直向支撑组件固定；垂直向支撑组件与垂直向振动台的运动部件固定；垂直向支撑组件包含多个支撑单元，每个支撑单元包括各自的水平向簧片、簧片连接件和侧簧片，簧片连接件沿垂直向振动台的轴向设置，簧片连接件的上下两端分别固定有上水平向簧片和下水平向簧片，上、下水平向簧片均与其簧片连接件正交；侧簧片与簧片连接件正交且固定连接，侧簧片的两个自由端分别相对底座固定，侧簧片与垂直向振动台之间有允许侧簧片沿振动台径向形变的空间；垂直向振动台振动时，每个支撑单元均匀受力；所谓支撑单元均匀受力，指的是每个水平向簧片和侧簧片分别均匀受力。
运动平台择一连接水平向连接件或者垂直向连接件；水平向传动机构与垂直向传动机构相互独立。水平向传动机构与垂直向传动机构相互独立指的是水平向的运动和垂直向的运动不会发生干涉。
进一步，垂直向振动台的运动部件与一固定架固定，固定架上设有定位上水平向簧片的定位槽，每个定位槽对应一个水平向簧片；下水平向簧片与垂直向振动台的运动部件相对固定。固定架可以用紧固件固定安装于垂直向振动台的运动部件上，也可以与垂直向振动台的运动部件一体成型。下水平向簧片既可以直接固定于垂直向振动台的运动部件上，也可以固定于固定架上。
进一步，垂直向传动机构具有与底座相对固定的侧簧片架，侧簧片的两端分别固定于侧簧片架上，侧簧片架上具有槽，该槽的空间形成允许侧簧片沿振动台径向形变的空间，每个侧簧片对应一个槽，槽沿侧簧片架的外表面均匀分布。
进一步，垂直向传动机构由两对支撑单元对组成，两对支撑单元正交，每对支撑单元对的两个支撑单元对称设置。
进一步，两对支撑单元对的上水平向簧片通过上十字连接块连接，每个上水平向簧片连接上十字连接块的一个臂；下水平向簧片通过下十字连接块连接，每个下水平向簧片连接下十字连接块的一个臂。
上十字连接块和下十字连接块分别由两个正交固定的簧片组成。
进一步，水平向支撑簧片与垂直向传动机构之间有间隙。
本发明的工作过程为：本发明的振动台主要包括垂直向振动台、垂直向传动机构和水平向振动台、水平向传动机构。垂直向振动台和垂直向传动机构能够输出垂直振动以实现对测振传感器的垂直向输出参数的校准。水平向振动台和水平向传动机构能够输出水平向振动以实现对测振传感器的水平向输出参数的校准。
由于水平向传动机构与垂直向传动机构相互独立，即水平向支撑簧片与垂直向传动机构之间有间隙，因此水平向传动机构的运动不会因触碰垂直向传动机构而发生干涉。
当需要进行水平向输出参数的校准时，使水平向连接件与运动平台固定连接，此时垂直向连接件与运动平台无连接关系。水平向振动台的磁路部件产生均匀气隙磁场，驱动绕有线圈、并对线圈通以正弦电流的水平向振动台运动部件沿水平轴向振动，并通过水平向传动机构带动运动平台振动。以水平向振动台输出的一个周期的小位移振动来说明水平向支撑簧片的动作过程：当水平向振动台运动部件带动运动平台从零点位置向第一极限位置运动时，水平向支撑簧片的顶端与水平向连接件固定、跟随运动平台运动，水平向支撑簧片与底座固定的底端不动；此时，水平向支撑簧片一端跟随运动平台发生位移、另一端固定，水平向支撑簧片被拉伸。当水平向振动台运动部件带动运动平台从第一极限位置向零点位置复位时，水平向支撑簧片恢复形变，回到初始状态。水平向振动台运动部件带动运动平台从零点位置向第二极限位置运动，水平向支撑簧片被拉伸。当水平向振动台运动部件带动运动平台从第二极限位置向零点位置复位时，水平向支撑簧片恢复形变，回到初始状态。水平向支撑簧片的初始位置与运动平台的运动方向垂直。
由于水平向支撑簧片尺寸远远大于由于振动位移产生的形变量，因此可以认为水平向支撑簧片沿水平轴向产生线性变形。水平向支撑簧片完成对水平向连接件与运动平台的精确导向及线性支撑，从而使运动平台输出水平向正弦运动，实现对测振传感器水平轴向输出参数的校准。
当需要进行垂直向输出参数的校准时，使垂直向连接件与运动平台固定连接，此时水平向连接件与运动平台无连接关系。垂直向振动台的磁路部件产生均匀气隙磁场，驱动绕有线圈、并对线圈通以正弦电流的垂直向振动台运动部件沿垂直轴向振动。以垂直向振动台运动部件输出的一个周期的小位移振动来说明垂直向传动机构的动作过程：当垂直向振动台运动部件沿轴线向下振动时，上水平向簧片与垂直向振动台运动部件固定的一端受到沿振动台轴向向下的外力，上水平向簧片和下水平向簧片分别沿垂直向振动台的径向被拉伸。在上、下水平向簧片的回复力作用下，上、下水平向簧片将簧片连接件向靠近垂直向振动台轴线的方向拉。而侧簧片两端相对垂直向振动台固定，因此，侧簧片的两端不动，中部在簧片连接件的作用下向振动台的轴线方向拱。当垂直向振动台运动部件复位时，侧簧片复位，上、下水平向簧片复位。当垂直向振动台运动部件向上振动时，上、下水平向簧片与垂直向振动台运动部件固定的一端受到沿振动台轴向向上的外力，水平向簧片沿振动台的径向被拉伸。在水平向簧片的回复力作用，上、下水平向簧片将簧片连接件向靠近振动台轴线的方向拉，侧簧片的两端不动，中部在簧片支块的作用下向振动台的轴线方向拱。当垂直向振动台运动部件复位时，侧簧片复位，水平向簧片复位。所谓垂直向振动台的运动部件复位，指的是振动台运动部件从极限位置回到零位移。
由于上、下水平向簧片尺寸远远大于振动位移，因此，可以认为上、下水平向簧片沿垂直轴向产生线性变形。上、下水平向簧片完成对垂直向连接件与运动平台的精确导向及线性支撑，从而使运动平台输出垂直向正弦运动，实现对测振传感器垂直轴向输出参数的校准。
本发明的优点在于：
1、使用一个振动台系统既能输出水平向振动又能输出垂直向振动，将运动平台择一的连接水平向振动台或者垂直向振动台即可分别实现对测振传感器的水平向或垂直向的振动输出参数的校准工作。
2、使用同一个振动台系统既能校准测振传感器的水平向输出参数，又能校准测振传感器的垂直向输出参数，同一个振动台系统的垂直、水平向振动校准系统的总体设计及安装环境必然一致，简化了振动校准系统的总体设计及安装环境，降低制造成本。
3、结构简单、安装方便、适用于振动校准系统。
附图说明
图1为本发明的系统图。
图2为水平向运动装置结构图。
图3为支撑组件安装图。
图4为垂直向运动装置结构图。
图5为垂直向支撑组件结构图。
具体实施方式
一体式双轴向电磁振动台，如图1所示，包括底座1，底座1上设有水平向运动装置2，垂直向运动装置3和运动平台4；水平向运动装置2和垂直向运动装置3分别包含各自的振动台和传动机构；
如图2所示，水平向传动机构主要由能够连接运动平台4的水平向连接件23和多个水平向支撑簧片22组成，水平向连接件23与水平向振动台21的水平向运动部件24固定；水平向支撑簧片22均匀支撑水平向连接件23，每个水平向支撑簧片22一端与水平向连接件23固定、另一端相对底座1固定；
如图3、图4所示，垂直向传动机构主要由垂直向支撑组件32和垂直向连接件34组成，垂直向连接件34一端能够连接运动平台4、另一端与垂直向支撑组件32固定；如图5所示，垂直向支撑组件32包含多个支撑单元，每个支撑单元包括各自的水平向簧片322、簧片连接件321和侧簧片323，簧片连接件321沿垂直向振动台31的轴向设置，簧片连接件321的上下两端分别固定有上水平向簧片322和下水平向簧片322，上、下水平向簧片322均与其簧片连接件321正交；侧簧片323与簧片连接件321正交且固定连接，侧簧片323的两个自由端分别相对底座1固定，侧簧片323与垂直向振动台31之间有允许侧簧片323沿振动台径向形变的空间；垂直向运动部件33振动时，每个支撑单元均匀受力；所谓支撑单元均匀受力，指的是每个水平向簧片322和侧簧片323分别均匀受力。
运动平台4择一连接水平向连接件23或者垂直向连接件34；水平向传动机构与垂直向传动机构相互独立。水平向传动机构与垂直向传动机构相互独立指的是水平向的运动和垂直向的运动不会发生干涉。
水平向支撑簧片22与垂直向传动机构之间有间隙。
垂直向振动台31的垂直向运动部件33与一固定架324固定，固定架324上设有定位上水平向簧片322的定位槽327，每个定位槽327对应一个水平向簧片322；下水平向簧片322与垂直向运动部件33相对固定。固定架324可以用紧固件固定安装于垂直向运动部件33上，也可以与垂直向运动部件33一体成型。下水平向簧片322既可以直接固定于垂直向运动部件33上，也可以是固定于固定架324上。
垂直向传动机构具有与底座1固定的侧簧片架5，侧簧片323的两端分别固定于侧簧片架5上，侧簧片架5上具有槽35，该槽35的空间形成允许侧簧片323沿振动台径向形变的空间，每个侧簧片323对应一个槽35，槽35沿侧簧片架5的外表面均匀分布。
垂直向传动机构由两对支撑单元对组成，两对支撑单元正交，每对支撑单元对的两个支撑单元对称设置。
两对支撑单元对的上水平向簧片322通过上十字连接块325连接，每个上水平向簧片322连接上十字连接块325的一个臂；下水平向簧片322通过下十字连接块326连接，每个下水平向簧片322连接下十字连接块326的一个臂。
上十字连接块325和下十字连接块326分别由两个正交固定的簧片组成。
侧簧片323与侧簧片架5之间设置有第一平行度调整块328；如图3所示，水平向支撑簧片22与侧簧片架5固定，从而与底座1相对固定，水平向支撑簧片22与侧簧片架5之间设置第二平行度调整块221。
本发明的工作过程为：本发明的振动台主要包括垂直向振动台31、垂直向传动机构和水平向振动台21、水平向传动机构。垂直向振动台31和垂直向传动机构能够输出垂直振动以实现对测振传感器的垂直向输出参数的校准。水平向振动台21和水平向传动机构能够输出水平向振动以实现对测振传感器的水平向输出参数的校准。
由于水平向传动机构与垂直向传动机构相互独立，即水平向支撑簧片22与垂直向传动机构之间有间隙，因此水平向传动机构的运动不会因触碰垂直向传动机构而发生干涉。
当需要进行水平向输出参数的校准时，使水平向连接件23与运动平台4固定连接，此时垂直向连接件34与运动平台4无连接关系。水平向振动台21的磁路部件产生均匀气隙磁场，驱动绕有线圈、并对线圈通以正弦电流的水平向运动部件24沿水平轴向振动，当输出小位移振动时，由于水平向支撑簧片22尺寸远远大于振动位移，可以认为水平向支撑簧片22沿水平轴向产生线性变形，与此同时，水平向支撑簧片22一端与水平向连接件23固定，另一端与底座1相对固定，水平向支撑簧片完成对水平向连接件23与运动平台4的精确导向及线性支撑，从而使运动平台4输出水平向正弦运动，实现对测振传感器水平轴向输出参数的校准。
当需要进行垂直向输出参数的校准时，使垂直向连接件34与运动平台4固定连接，此时水平向连接件23与运动平台4无连接关系。垂直向振动台31的磁路部件产生均匀气隙磁场，驱动绕有线圈、并对线圈通以正弦电流的垂直向运动部件33沿垂直轴向振动，当输出小位移振动时，由于上、下水平向簧片322尺寸远远大于振动位移，可以认为上、下水平向簧片322沿垂直轴向产生线性变形，与此同时，上、下水平向簧片322一端通过固定架324与垂直向运动部件33固定，另一端通过簧片连接件321、侧簧片323与底座1相对固定，完成对垂直向连接件34与运动平台4的精确导向及线性支撑，从而使运动平台4输出垂直向正弦运动，实现对测振传感器垂直轴向输出参数的校准。
本发明的优点在于：
1、使用一个振动台系统既能输出水平向振动又能输出垂直向振动，将运动平台择一的连接水平向振动台或者垂直向振动台即可分别实现对测振传感器的水平向或垂直向的振动输出参数的校准工作。
2、使用同一个振动台系统既能校准测振传感器的水平向输出参数，又能校准测振传感器的垂直向输出参数，同一个振动台系统的垂直、水平向振动校准系统的总体设计及安装环境必然一致，简化了振动校准系统的总体设计及安装环境，降低制造成本。
3、结构简单、安装方便、适用于振动校准系统。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。