專利名稱：復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
專利說明本發(fā)明涉及一種綜合試驗(yàn)臺(tái)，特別是涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
1880年，法國(guó)物理學(xué)家P.居里和J.居里兄弟發(fā)現(xiàn)，把重物放在石英晶體上，晶體 某些表面會(huì)產(chǎn)生電荷，電荷量與壓力成比例。這一現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)。隨即，居里兄弟又 發(fā)現(xiàn)了逆壓電效應(yīng)，即在外電場(chǎng)作用下壓電體會(huì)產(chǎn)生形變。壓電效應(yīng)的機(jī)理是具有壓電性 的晶體對(duì)稱性較低，當(dāng)受到外力作用發(fā)生形變時(shí)，晶胞中正負(fù)離子的相對(duì)位移使正負(fù)電荷 中心不再重合，導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀極化，而晶體表面電荷面密度等于極化強(qiáng)度在表面法向 上的投影，所以壓電材料受壓力作用形變時(shí)兩端面會(huì)出現(xiàn)異號(hào)電荷。反之，壓電材料在電場(chǎng) 中發(fā)生極化時(shí)，會(huì)因電荷中心的位移導(dǎo)致材料變形。利用壓電材料的這些特性可實(shí)現(xiàn)機(jī)械 振動(dòng)(聲波)和交流電的互相轉(zhuǎn)換。因而壓電材料廣泛用于傳感器元件中，例如地震傳感 器，力、速度和加速度的測(cè)量元件以及電聲傳感器等。壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場(chǎng)，也可以因電場(chǎng)作用產(chǎn)生機(jī)械變形，這種固有 的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用來 制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功 能，在未來的飛行器設(shè)計(jì)中占有重要的地位。鐵電材料的晶體結(jié)構(gòu)在不加外電場(chǎng)時(shí)就具有自發(fā)極化現(xiàn)象，其自發(fā)極化的方向能 夠被外加電場(chǎng)反轉(zhuǎn)或重新定向。鐵電材料的這種特性被稱為“鐵電現(xiàn)象”或“鐵電效應(yīng)”。鐵 電材料是一個(gè)比較龐大的家族，目前應(yīng)用得最好的是系列。但是由于鉛的有毒性及此類鐵 電材料居里溫度低、耐疲勞性能差等原因，應(yīng)用范圍受到了限制。開發(fā)新一代鐵電陶瓷材料 已成為當(dāng)今的熱門問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)，以供研究復(fù)合結(jié)構(gòu)的性能。壓電 片或者鐵電片與機(jī)械部件橫梁連接板構(gòu)成一種壓電復(fù)合結(jié)構(gòu)或者鐵電復(fù)合結(jié)構(gòu)，激振器驅(qū) 使復(fù)合結(jié)構(gòu)振動(dòng)，壓電片或者鐵電片受振動(dòng)后表面產(chǎn)生電荷，電荷經(jīng)導(dǎo)線接入信號(hào)處理電 路，同時(shí)位移傳感器接收壓電片或者鐵電片受到的振動(dòng)信號(hào)，最后上位機(jī)利用數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)實(shí)時(shí)采集振動(dòng)信號(hào)和經(jīng)過信號(hào)處理電路之后的電荷信號(hào)，以供研究壓電片或者鐵電片 的性能。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下技術(shù)方案一本發(fā)明包括試驗(yàn)臺(tái)、激振器、壓電片、位移傳感器，延振桿，激振器端橫梁，滑塊端 橫梁，滑塊連接板，橫梁連接板，滑塊，導(dǎo)軌，擋塊和平臺(tái)，支架；激振器固定在試驗(yàn)臺(tái)上，延 振桿的一端安插在激振器孔內(nèi)，延振桿的另一端與激振器端橫梁的一端連接；平臺(tái)與延振 桿平行并安裝于試驗(yàn)臺(tái)一側(cè)；導(dǎo)軌固定安裝在平臺(tái)上方，滑塊安裝于導(dǎo)軌上，滑塊連接板固定在滑塊上；滑塊端橫梁與導(dǎo)軌垂直，滑塊端橫梁的一端固定在滑塊連接板上，橫梁連接板的兩端分別與激振器端橫梁的另一端和滑塊端橫梁的另一端連接；導(dǎo)軌兩個(gè)端面分別設(shè)置 擋塊，橫梁連接板的兩側(cè)面上分別貼有四塊壓電片；橫梁連接板兩側(cè)的支架上分別安裝有 兩個(gè)位移傳感器，支架底面能在試驗(yàn)臺(tái)的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，每一個(gè)位移傳感器對(duì)應(yīng)兩塊壓電片， 保證位移傳感器準(zhǔn)確接收壓電片受到的振動(dòng)信號(hào)。技術(shù)方案二 本發(fā)明包括試驗(yàn)臺(tái)、激振器、壓電片、位移傳感器，延振桿，滑塊端橫梁，滑塊連接 板，橫梁連接板，滑塊，導(dǎo)軌，平臺(tái)，支架和質(zhì)量塊；激振器固定在試驗(yàn)臺(tái)上，延振桿的一端安 插在激振器孔內(nèi)，延振桿的另一端與滑塊端橫梁的一端連接，平臺(tái)與延振桿共線安裝于試 驗(yàn)臺(tái)上；導(dǎo)軌固定安裝在平臺(tái)上方，滑塊安裝于導(dǎo)軌上，滑塊連接板固定在滑塊上；滑塊端 橫梁與導(dǎo)軌垂直，滑塊端橫梁的一端固定在滑塊連接板上；橫梁連接板的兩端分別與滑塊 端橫梁的另一端和質(zhì)量塊連接；橫梁連接板的兩側(cè)面上分別貼有四塊壓電片；橫梁連接板 兩側(cè)的支架上分別安裝有兩個(gè)位移傳感器，支架底面能在試驗(yàn)臺(tái)的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，每一個(gè)位 移傳感器對(duì)應(yīng)兩塊壓電片，保證位移傳感器準(zhǔn)確接收壓電片受到的振動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方便實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理；設(shè)計(jì) 新穎，易于操作控制，適合科研或者學(xué)習(xí)使用；制作成本低廉，對(duì)使用環(huán)境限制少，可大量推 廣應(yīng)用于高校科研教學(xué)實(shí)驗(yàn)室；可用于新材料開發(fā)，本發(fā)明具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是圖1的A放大圖。圖3是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖4是圖3的B放大圖。圖5是壓電片的安裝圖。圖中1、試驗(yàn)臺(tái)；2、激振器；3、壓電片；4、位移傳感器；5、延振桿；6、激振器端橫 梁；7、滑塊端橫梁；8、滑塊連接板；9、橫梁連接板；10、滑塊；11、導(dǎo)軌；12、擋塊；13、平臺(tái)， 14、支架；15、質(zhì)量塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2、圖5所示，是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明包括試驗(yàn)臺(tái)1、激振器2、壓電片3、位移傳感器4，延振桿5，激振器端橫梁 6，滑塊端橫梁7，滑塊連接板8，橫梁連接板9，滑塊10，導(dǎo)軌11，擋塊12，平臺(tái)13，支架14 ； 激振器2固定在試驗(yàn)臺(tái)1上，延振桿5的一端安插在激振器2孔內(nèi)，延振桿5的另一端與激 振器端懸臂梁延伸桿6的一端螺紋連接；平臺(tái)13與延振桿5平行并安裝于試驗(yàn)臺(tái)1 一側(cè)； 導(dǎo)軌11固定安裝在平臺(tái)13上方，滑塊10安裝于導(dǎo)軌11上，滑塊10與導(dǎo)軌11滑動(dòng)連接； 滑塊連接板8固定在滑塊10上；滑塊端橫梁7與導(dǎo)軌11垂直，滑塊端橫梁7的一端通過螺 栓固定在滑塊連接板8上，橫梁連接板9的兩端分別與激振器端橫梁6的另一端和滑塊端橫梁7的另一端連接；導(dǎo)軌11兩個(gè)端面分別設(shè)置擋塊，阻擋滑塊10滑動(dòng)，引起與滑塊10間 接相連的橫梁連接板9振動(dòng)；橫梁連接板9的兩側(cè)面上分別貼有四塊壓電片3，用來感受振 動(dòng)；橫梁連接板9兩側(cè)的支架14上分別安裝有兩個(gè)位移傳感器4，支架14底面能在試驗(yàn)臺(tái) 1的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，每一個(gè)位移傳感器4對(duì)應(yīng)兩塊壓電片，保證位移 傳感器4準(zhǔn)確接收壓電片 3受到的振動(dòng)信號(hào)。激振器2驅(qū)動(dòng)延振桿5沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，延振桿5帶動(dòng)滑塊10沿著導(dǎo)軌11滑動(dòng)， 滑塊10的滑動(dòng)受到導(dǎo)軌11兩側(cè)擋塊12的阻擋，壓電片3與橫梁連接板9構(gòu)成的壓電復(fù)合 結(jié)構(gòu)劇烈振動(dòng)，壓電片表面產(chǎn)生電荷，電荷通過導(dǎo)線接入信號(hào)處理電路；同時(shí)與壓電片3相 對(duì)安裝的位移傳感器4接收壓電片受到的振動(dòng)信號(hào)。上位機(jī)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集振 動(dòng)信號(hào)和經(jīng)過信號(hào)處理電路后的電荷信號(hào)，其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可用數(shù)據(jù)采集板卡提供的軟 件實(shí)現(xiàn)。如圖3、圖4、圖5所示，是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明包括試驗(yàn)臺(tái)1、激振器2、壓電片3、位移傳感器4，延振桿5，滑塊端橫梁7， 滑塊連接板8，橫梁連接板9，滑塊10，導(dǎo)軌11，平臺(tái)13，支架14和質(zhì)量塊15 ；激振器2固定 在試驗(yàn)臺(tái)1上，延振桿5的一端安插在激振器2孔內(nèi)，延振桿5的另一端與滑塊端橫梁7的 一端連接，平臺(tái)13與延振桿5共線安裝于試驗(yàn)臺(tái)1上；導(dǎo)軌11固定安裝在平臺(tái)13上方，滑 塊10安裝于導(dǎo)軌11上，滑塊連接板8固定在滑塊10上；滑塊端橫梁7與導(dǎo)軌11垂直，滑 塊端橫梁7的一端通過螺栓固定在滑塊連接板8上；橫梁連接板9的兩端分別與滑塊端橫 梁7的另一端和質(zhì)量塊15連接(質(zhì)量塊15的重力是橫梁連接板9重力的3-5倍，橫梁連 接板9的厚度薄于滑塊端橫梁)；橫梁連接板9的兩側(cè)面上分別貼有四塊壓電片3，用來感 受振動(dòng)；橫梁連接板9兩側(cè)的支架14上分別安裝有兩個(gè)位移傳感器4，支架14底面能在試 驗(yàn)臺(tái)1的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，每一個(gè)位移傳感器4對(duì)應(yīng)兩塊壓電片，保證位移傳感器4準(zhǔn)確接收壓 電片受到的振動(dòng)信號(hào)。激振器2驅(qū)動(dòng)延振桿5沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，延振桿5帶動(dòng)滑塊10沿著導(dǎo)軌11滑動(dòng)， 橫梁連接板9尾部的質(zhì)量塊15使得壓電片3與橫梁連接板9構(gòu)成的壓電復(fù)合結(jié)構(gòu)劇烈振 動(dòng)，壓電片表面產(chǎn)生電荷，電荷通過導(dǎo)線接入信號(hào)處理電路；同時(shí)與壓電片3相對(duì)安裝的位 移傳感器4接收壓電片受到的振動(dòng)信號(hào)。上位機(jī)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集振動(dòng)信號(hào)和經(jīng) 過信號(hào)處理電路后的電荷信號(hào)，其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可用數(shù)據(jù)采集板卡提供的軟件實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明公開的復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，將電壓信號(hào)通過導(dǎo)線加給壓電片3表面后， 壓電片3與橫梁連接板9構(gòu)成的壓電復(fù)合結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，由位移傳感器4接收機(jī)械 變形信號(hào)；上位機(jī)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集位移傳感器接收到的機(jī)械變形信號(hào)和加在壓 電片表面的電壓信號(hào)；其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可用數(shù)據(jù)采集板卡提供的軟件實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明公開的復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，激振器2、位移傳感器4、導(dǎo)軌11、滑塊10、壓 電片3以及數(shù)據(jù)采集板卡等均可在市場(chǎng)上選購(gòu)。
權(quán)利要求
一種復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于包括試驗(yàn)臺(tái)(1)、激振器(2)、壓電片(3)、位移傳感器(4)，延振桿(5)，激振器端橫梁(6)，滑塊端橫梁(7)，滑塊連接板(8)，橫梁連接板(9)，滑塊(10)，導(dǎo)軌(11)，擋塊(12)，平臺(tái)(13)和支架(14)；激振器(2)固定在試驗(yàn)臺(tái)(1)上，延振桿(5)的一端安插在激振器(2)孔內(nèi)，延振桿(5)的另一端與激振器端橫梁(6)的一端連接；平臺(tái)(13)與延振桿(5)平行并安裝于試驗(yàn)臺(tái)(1)一側(cè)；導(dǎo)軌(11)固定安裝在平臺(tái)(13)上方，滑塊(10)安裝于導(dǎo)軌(11)上，滑塊連接板(8)固定在滑塊(10)上；滑塊端橫梁(7)與導(dǎo)軌(11)垂直，滑塊端橫梁(7)的一端固定在滑塊連接板(8)上，橫梁連接板(9)的兩端分別與激振器端橫梁(6)的另一端和滑塊端橫梁(7)的另一端連接；導(dǎo)軌(11)兩個(gè)端面分別設(shè)置擋塊，橫梁連接板(9)的兩側(cè)面上分別貼有四塊壓電片(3)；橫梁連接板(9)兩側(cè)的支架(14)上分別安裝有兩個(gè)位移傳感器(4)，支架(14)底面能在試驗(yàn)臺(tái)(1)的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，每一個(gè)位移傳感器(4)對(duì)應(yīng)兩塊壓電片，保證位移傳感器(4)準(zhǔn)確接收壓電片(3)受到的振動(dòng)信號(hào)。
2.一種復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)，，其特征在于包括試驗(yàn)臺(tái)(1)、激振器(2)、壓電片(3)、 位移傳感器(4)，延振桿(5)，滑塊端橫梁(7)，滑塊連接板(8)，橫梁連接板(9)，滑塊(10)， 導(dǎo)軌(11)，平臺(tái)(13)，支架(14)和質(zhì)量塊(15)；激振器⑵固定在試驗(yàn)臺(tái)⑴上，延振桿 (5)的一端安插在激振器(2)孔內(nèi)，延振桿(5)的另一端與滑塊端橫梁(7)的一端連接，平 臺(tái)(13)與延振桿(5)共線安裝于試驗(yàn)臺(tái)(1)上；導(dǎo)軌(11)固定安裝在平臺(tái)(13)上方，滑 塊(10)安裝于導(dǎo)軌(11)上，滑塊連接板(8)固定在滑塊(10)上；滑塊端橫梁(7)與導(dǎo)軌 (11)垂直，滑塊端橫梁(7)的一端固定在滑塊連接板(8)上；橫梁連接板(9)的兩端分別 與滑塊端橫梁⑵的另一端和質(zhì)量塊(15)連接；橫梁連接板(9)的兩側(cè)面上分別貼有四塊 壓電片(3)，橫梁連接板(9)兩側(cè)的支架(14)上分別安裝有兩個(gè)位移傳感器(4)，支架(14) 底面能在試驗(yàn)臺(tái)(1)的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，每一個(gè)位移傳感器(4)對(duì)應(yīng)兩塊壓電片，保證位移傳感 器(4)準(zhǔn)確接收壓電片受到的振動(dòng)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)。激振器固定在試驗(yàn)臺(tái)上，延振桿的一端安插在激振器孔內(nèi)，另一端與激振器端橫梁的一端連接；安裝導(dǎo)軌的平臺(tái)位于試驗(yàn)臺(tái)一側(cè)；滑塊端橫梁與導(dǎo)軌垂直，滑塊端橫梁的一端固定在滑塊連接板上，經(jīng)橫梁連接板與激振器端橫梁連接或經(jīng)橫梁連接板與質(zhì)量塊連接；橫梁連接板的兩側(cè)面上分別貼有四塊壓電片或者鐵電片，構(gòu)成壓電或者鐵電復(fù)合結(jié)構(gòu)；橫梁連接板兩側(cè)的支架上分別安裝有兩個(gè)位移傳感器，保證位移傳感器準(zhǔn)確接收壓電片或者鐵電片受到的振動(dòng)信號(hào)。激振器驅(qū)動(dòng)壓電片或者鐵電片表面產(chǎn)生電荷，位移傳感器接收壓電片或者鐵電片受到的振動(dòng)信號(hào)。上位機(jī)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集振動(dòng)信號(hào)和電荷信號(hào)，供實(shí)驗(yàn)研究。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101968520SQ20101026257
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者白瑞琴, 程佳, 金嵐, 陳賞順 申請(qǐng)人:浙江省計(jì)量科學(xué)研究院