本发明的图形构件的激振方法与激振器属机械。 专利申请号为85103849的《电磁涡流激振疲劳试验器及设计》和专利号为89105366.2的《电涡流磁推挽激振方法及激振器》,前者主要用于叶片等板类的构件的振动疲劳试验,后者主要适用于无限宽板或周边固持板类构件的激振试验。至今应用电磁涡流激振技术对圆形构件进行激振的方法与激振器尚未见到。
本发明的目的在于研制一种适用于导电圆形构件的非接触式激振方法与激振器。
本发明的圆形构件的激振方法与激振器,是根据电磁感应原理,利用磁场诱发试件产生感应电涡流而形成激振力,直接作用于试件上的非接触式电涡流激振方法与激振器。其方法是,将导电圆形构件(试件)非接触式地置于激振器的对称轴线上,使之处于恒磁场中,交变磁通垂直地穿过圆形构件,在圆形构件中诱发与交变磁通同频率的电涡流,其载流(电涡流)圆形构件在恒磁场中产生水平方向的电涡流激振力,其方向垂于圆形构件的竖直平面,强迫圆形构件振动。本发明的激振器主要由C型铁芯,激磁线圈,永磁体以及底座和外壳等组成,C型铁芯为对称型,开口向上固定于底座上,开口处的形状为圆弧形,铁芯两端面为相同直径的同心圆弧面,其直径D≥d+0.5,d为试件直径;激磁线圈对称地以相反方向绕制在两边的铁芯柱上,永磁体固定在C型铁芯的对称轴线上。
附图1,为本发明圆形构件的激振器结构示意图。
图中(1)为底座,(2)为外壳,(3)C型铁芯,(4)垫块,(5)激磁线圈,(6)永磁体,(7)圆形构件,其中永磁体(6)是通过垫块(4)固定于C型铁芯(3)的对称轴线上。其工作原理叙述如下:
将圆形构件(7)置于激振器对称轴线上,即激振器中电涡流感应头的对称平面与圆形构件的直径平面重合,使圆形构件置于恒磁场中,激振器与圆形构件之间需保持一定间隙,当电涡流感应头的激磁线圈(5)通以可调音频讯号电流时,交变磁通就垂直地穿过圆形构件,在圆形构件中诱发与交变磁通同频率的电涡流,并且电涡流场的分布被控制在激振器对称轴线附近的狭长区域内,于是,载流(电涡流)圆形构件在恒磁场中形成电涡流激振力,此激振力在垂直于圆形构件竖直平面的水平面内,圆形构件在激振力作用下产生强迫振动,当音频讯号频率达到与圆形构件的固有频率时,圆形构件即发生共振。
由上述工作原理及附图可知,本发明的激振效果,主要取决于电涡流场的分布,交直流磁场的配置,交流激磁电路与功放的阻抗匹配和试件的物理参数等。
由于电涡流激振器的激振力产生于试件(构件)中,作用于试件上,从某种意义上来说,试件本身也是激振器的组成部分,没有试件,激振力也就消灭了,因此,试件的形状、结构和特点直接影响着激振器的结构设计和磁路按排。而圆形构件这类试件与板类构件不同,在圆形构件中,电涡流场的分布是空间三维场,其圆周方向的边界是闭合的,而轴线方向边界趋于无限远,故激振器的电涡流感应头的设计应采用对称型,其铁芯两磁极间的间隙尺寸A应控制在10到80mm的最佳范围内,使其交变磁场诱发的电涡流场分布在被控制的狭长区域内,而将永磁体置于电涡流感应头(C型铁芯)的对称轴线上,可充分地利用电涡流而获得较好的激振效果。永磁体的尺寸主要是根据激振器的总体结构确定,如永磁体的长度主要取决于电涡流感应头的大小和激振力有效的作用长度,其宽度主要取决于试件的大小等。
由于圆形构件的固有频率较高,尺寸大,而且可能还有较厚的外覆纤维复合材料层,需要有足够大的激振能量,即激振器应提供较大的交流激磁安匝数,为此,本发明的激磁线圈根据试件的频响范围和交流激磁电路与功放的阻抗匹配关系,采用串联磁路,串、并联电路的组合方式,而不采用通常的线圈抽头方式,如低频时,线圈采取串联电路;高频时,线圈改用并联电路,这样既能获得较大的激磁能量(安匝数大),又保证阻抗仍然在功放允许范围内。
本发明具有如下优点:
1.适用于对导电圆形构件地非接触式激振,测试准确度高;
2.频响范围20~5000Hz;
3.噪音小(激振器本身噪音<70dB);
4.没有运动部份,结构简单,重量轻(<1.6kg),使用维护方便。