本發(fā)明涉及一種力學(xué)環(huán)境試驗裝置，特別是涉及一種用于電動振動試驗臺對中的檢測裝置及使用其的調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)：

電動振動試驗臺(以下簡稱振動臺)是一種對試件進行振動模式試驗的試驗設(shè)備。隨著對產(chǎn)品安全性和可靠性要求的不斷提高，振動臺作為可靠性試驗的關(guān)鍵設(shè)備顯得更加重要。振動臺運動部件自動對中系統(tǒng)是振動試驗系統(tǒng)的一個重要部件，其作用是為使振動臺的運動部件維持在平衡位置振動。目前國內(nèi)外振動臺廠商采用較多的是靜態(tài)控制器與動態(tài)控制器。

靜態(tài)控制器主要采用機械性的懸掛支撐裝置控制臺面的振動中心。該懸掛支撐裝置一般由吊住動圈上部的彈性懸掛件和補償支撐于動圈底部的空氣彈簧或增壓氣室構(gòu)成。位移傳感器判斷動圈是否處于中心位置，然后將信號傳輸?shù)届o態(tài)控制器，靜態(tài)控制器再通過對空氣彈簧或增壓氣室的充氣和放氣使動圈保持中心位置。靜態(tài)控制器在試件裝載過程和振動臺高頻運行過程中比較有效，對振動臺低頻運行時中心位置的控制效果不佳。

當振動臺工作在位移區(qū)及速度區(qū)(低頻區(qū)域)時，動圈骨架(導(dǎo)體)在磁場中運動會產(chǎn)生電動勢(發(fā)電效應(yīng))，該電動勢經(jīng)動圈骨架形成電流回路，該電流在工作氣隙中將產(chǎn)生阻礙動圈運動的反作用力，該作用力會造成動圈中心位置動態(tài)飄移。為了克服這一動態(tài)漂移，引入動態(tài)控制器，它采用功率放大器在驅(qū)動線圈中額外注入一個電流，使動圈產(chǎn)生一個額外的控制力來抵消反作用力，從而限制動圈漂移，使其維持在中心位置。

為了有效的保持振動臺在運行過程中的對中狀態(tài)，目前已研發(fā)出帶氣壓補償和帶電流補償控制的電動振動臺振動中心控制器，它將靜態(tài)控制與動態(tài)控制合二為一，有效實現(xiàn)系統(tǒng)運動過程的中心控制。

帶氣壓補償?shù)闹行目刂破魍ㄟ^氣壓傳感器檢測動圈支撐氣囊或氣室中氣壓的大小，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸入靜態(tài)控制器，達到對動態(tài)控制器的補償作用。帶電流補償?shù)闹行目刂破鞑捎秒娏鱾鞲衅鳈z測動圈中通過的電流大小與方向，輸出一個反映驅(qū)動線圈中電流大小與方向的電壓信號，最終導(dǎo)入靜態(tài)控制器，通過靜態(tài)控制作用對動態(tài)控制器進行補償。但是系統(tǒng)采用的傳感器多為渦流位移傳感器，輸出為模擬電壓信號，抗環(huán)境干擾能力差，容易使自動對中裝置發(fā)生誤動作。電感式或激光式傳感器，調(diào)試復(fù)雜，成本較高。且控制板采用模擬電路，元件數(shù)量多，故障率高，人工調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)多，板卡生產(chǎn)成本較高。

并且，現(xiàn)有的振動臺運動部件自動對中系統(tǒng)存在動態(tài)對中檢測與靜態(tài)對中檢測不準確的問題。導(dǎo)致振動臺的運動部件無法準確運動至預(yù)設(shè)的對中位置處。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是要提供一種用于對中的檢測裝置及使用其的調(diào)節(jié)裝置，以提高振動臺運動部件自動對中系統(tǒng)的動態(tài)對中準確度與靜態(tài)對中準確度。

本發(fā)明的一個進一步的目的是要使得振動臺的運動部件準確運動至預(yù)設(shè)的對中位置處。

特別地，本發(fā)明提供了一種用于對中的檢測裝置，所述檢測裝置用于檢測振動臺運動部件是否對正其預(yù)設(shè)的對中位置，所述檢測裝置包括：

兩個光電檢測器件，沿著所述運動部件的往復(fù)振動方向關(guān)于所述對中位置呈間距對稱設(shè)置，所述光電檢測器件用于實時檢測其發(fā)射的光線是否被遮擋，以及實時檢測其發(fā)射的光線被遮擋的時間與不被遮擋的時間是否相同，以判斷所述振動臺運動部件的動態(tài)對中是否準確，然后發(fā)出相應(yīng)不同的信號；

振動部件，用于遮擋兩個所述光電檢測器件發(fā)射的光線，所述振動部件固定于所述振動臺的運動部件處且其能夠處于兩個所述光電檢測器件之間，所述振動部件沿著所述運動部件的往復(fù)振動方向的最大長度為，所述振動部件位于兩個所述光電檢測器件之間時，其不能夠遮擋兩個所述光電檢測器件發(fā)射光線的最大長度，以判斷所述振動臺運動部件(5)的靜態(tài)對中是否準確。

進一步地，所述光電檢測器件為通斷式光電開關(guān)，其具有相互呈間距布置的光源發(fā)射器與光源接受器；

所述振動部件凸起成形為擋板結(jié)構(gòu)，所述振動部件跟隨所述運動部件運動時，其穿過所述光電檢測器件的所述光源發(fā)射器與所述光源接受器之間，以阻擋所述光源接受器接收所述光源發(fā)射器發(fā)出的光。

進一步地，所述檢測裝置還包括兩個安裝座，每個所述安裝座用于固定一個所述光電檢測器件；以及

固定件，所述固定件用于將兩個所述光電檢測器件安裝至所述振動臺處，所述固定件沿所述振動方向開設(shè)有長條形通孔，所述安裝座通過緊固件固定于所述長條形通孔處，所述長條形通孔用于調(diào)節(jié)所述光電檢測器件相對所述固定件的位置；

可選地，所述固定件為L形板狀件，所述長條形通孔開設(shè)于所述固定件的豎直板狀部處，所述固定件的水平板狀部可拆卸固定于所述振動臺處。

另外，本發(fā)明還提供了一種使用前述用于對中的檢測裝置的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置用于進行對中調(diào)節(jié)，包括：

執(zhí)行部件，用于調(diào)整所述運動部件相對于所述對中位置的位置，所述執(zhí)行部件能夠接收數(shù)字信號，并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)字信號調(diào)整所述運動部件相對于所述對中位置的位置；以及

控制部件，具有數(shù)字信號采集與處理功能，所述控制部件接收到所述光電檢測器件發(fā)出的相應(yīng)不同的信號，根據(jù)所述相應(yīng)不同的信號通過數(shù)字信號采集與處理后向所述執(zhí)行部件發(fā)出相應(yīng)不同的數(shù)字信號，以使得所述運動部件對正所述對中位置處。

進一步地，所述控制部件判斷所述運動部件對正所述對中位置后發(fā)送對中信號，所述控制部件能夠?qū)λ鰧χ行盘栠M行脈沖寬度調(diào)制PWM、低通濾波以及電平調(diào)整，然后發(fā)送至所述振動臺的線圈處。

進一步地，所述控制部件具有全物理隔離模式，所述控制部件向所述執(zhí)行部件發(fā)出相應(yīng)不同的數(shù)字信號前，所述數(shù)字信號經(jīng)過所述控制部件的全物理隔離模式處理，以增強所述數(shù)字信號的抗干擾能力。

進一步地，所述執(zhí)行部件包括：

氣囊部件，所述氣囊部件能夠被充氣或者放氣，以使得其體積增大或者縮小，所述氣囊部件用于調(diào)整所述運動部件相對于所述對中位置的位置；

氣泵部件，所述氣泵部件用于為所述氣囊部件充氣；

電磁閥，所述電磁閥接收所述控制部件發(fā)出的相應(yīng)不同的數(shù)字信號，然后根據(jù)所述相應(yīng)不同的數(shù)字信號控制所述氣泵部件向所述氣囊部件充氣，或者使所述氣囊部件排出相應(yīng)的氣體。

進一步地，所述控制部件能夠?qū)λ鲞\動部件的2Hz及其以下的振動頻率做出動態(tài)響應(yīng)。

進一步地，所述控制部件具有手動控制功能，所述手動控制功能用于在所述光電檢測器件關(guān)閉狀態(tài)下通過控制所述電磁閥以調(diào)整所述運動部件相對于所述對中位置的位置。

現(xiàn)有技術(shù)中雖然也使用光電檢測器件，但是其只能對所述運動部件進行初步動態(tài)對中檢測，而不能對靜態(tài)對中與動態(tài)對中進行準確檢測。而本發(fā)明的所述檢測裝置通過對所述光電檢測器件的位置設(shè)定，以及所述振動部件相對所述光電檢測器件的位置結(jié)構(gòu)關(guān)系，即所述振動部件沿著所述運動部件的往復(fù)振動方向的最大長度可以是，所述振動部件位于兩個所述光電檢測器件之間時，其不可以遮擋兩個所述光電檢測器件發(fā)射光線的最大長度。當所述振動部件沿著所述振動方向輕微移動時，會遮擋任一一個所述光電檢測器件，從而所述光電檢測器件能夠判斷所述振動部件是否被遮擋，并且只有所述振動部件處于兩個所述光電檢測器件之間時，兩個所述光電檢測器件的光線才能夠不被遮擋，而此時正是所述運動部件對正所述對中位置的位置，實現(xiàn)了既能對動態(tài)對中進行準確檢測，又能對靜態(tài)對中進行準確檢測。

進一步地，本發(fā)明所述的調(diào)節(jié)裝置通過數(shù)字信號采集與處理(DSP)，相對于模擬電壓信號抗干擾能力更強，從而避免了自動對中裝置發(fā)生誤動作。提高了調(diào)節(jié)裝置的對中準確性。

根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。

附圖說明

后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的所述用于對中的檢測裝置的總裝示意性透視圖；

圖2是圖1所示的所述用于對中的檢測裝置的示意性側(cè)視圖；

圖3是所述光電檢測器件的示意性剖視圖；

圖4是所述用于對中檢測以及調(diào)節(jié)的裝置的控制過程示意圖。

具體實施方式

結(jié)合圖2進行說明，所述用于對中的檢測裝置可以用于檢測振動臺運動部件5是否對正其預(yù)設(shè)的對中位置6，所述檢測裝置可以包括：振動部件1與兩個光電檢測器件2。

兩個所述光電檢測器件2可以沿著所述運動部件5的往復(fù)振動方向關(guān)于所述對中位置6呈間距對稱設(shè)置。所述光電檢測器件2可以用于實時檢測其發(fā)射的光線是否被遮擋，以及實時檢測其發(fā)射的光線被遮擋的時間與不被遮擋的時間是否相同，然后發(fā)出相應(yīng)不同的信號；所述振動部件1可以用于遮擋兩個所述光電檢測器件2發(fā)射的光線，所述振動部件1固定于所述振動臺的運動部件5處且其可以處于兩個所述光電檢測器件2之間，所述振動部件1沿著所述運動部件5的往復(fù)振動方向的最大長度可以是，所述振動部件1位于兩個所述光電檢測器件2之間時，其不可以遮擋兩個所述光電檢測器件2發(fā)射光線的最大長度。

檢測原理：

對于靜態(tài)對中檢測，所述振動部件1向一個所述光電檢測器件2偏移并遮擋其發(fā)射的光線時，而另一個所述光電檢測器件2處于導(dǎo)通狀態(tài)，一個所述光電檢測器件2發(fā)出相應(yīng)信號，以判斷出所述振動部件1向一個所述光電檢測器件2偏移。相應(yīng)的控制執(zhí)行機構(gòu)接收到相應(yīng)信號并據(jù)此調(diào)整所述振動部件1向另一個所述光電檢測器件2的方向移動，當所述振動部件1向另一個所述光電檢測器件2偏移并遮擋其發(fā)射的光線時，而一個所述光電檢測器件2處于導(dǎo)通狀態(tài)，另一個所述光電檢測器件2發(fā)出相應(yīng)信號，以判斷出所述振動部件1向另一個所述光電檢測器件2偏移。相應(yīng)的控制執(zhí)行機構(gòu)接收到相應(yīng)信號并據(jù)此調(diào)整所述振動部件1向一個所述光電檢測器件2的方向移動，直至兩個所述光電檢測器件2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述運動部件5對正所述對中位置6。

對于動態(tài)對中檢測，當所述振動部件1相對兩個所述光電檢測器件2運動時，若一個所述光電檢測器件2檢測出其發(fā)射的光線被遮擋的時間大于不被遮擋的時間(即占空比小于50％)，其發(fā)出相應(yīng)信號，則判斷出所述運動部件5的振動中心向一個所述光電檢測器件2側(cè)傾斜，相應(yīng)的控制執(zhí)行機構(gòu)收到所述相應(yīng)信號并據(jù)此調(diào)整所述運動部件5的振動中心向另一個所述光電檢測器件2的方向移動；

當另一個所述光電檢測器件2檢測出其發(fā)射的光線被遮擋的時間大于不被遮擋的時間(即占空比小于50％)，其發(fā)出相應(yīng)信號，則判斷出所述運動部件5的振動中心向另一個所述光電檢測器件2側(cè)傾斜，相應(yīng)的控制執(zhí)行機構(gòu)收到所述相應(yīng)信號并據(jù)此調(diào)整所述運動部件5的振動中心向一個所述光電檢測器件2的方向移動；

兩個所述光電檢測器件2以及所述控制執(zhí)行機構(gòu)不斷重復(fù)上述檢測調(diào)節(jié)過程，直至所述光電檢測器件2檢測出其發(fā)射的光線被遮擋的時間等于不被遮擋的時間(即占空比無線接近于50％)。

現(xiàn)有技術(shù)中雖然也使用光電檢測器件，但是其只能對所述運動部件5進行初步動態(tài)對中檢測，而不能對靜態(tài)對中與動態(tài)對中進行準確檢測。而本發(fā)明的所述檢測裝置通過對所述光電檢測器件2的位置設(shè)定，以及所述振動部件1相對所述光電檢測器件2的位置結(jié)構(gòu)關(guān)系，即所述振動部件1沿著所述運動部件5的往復(fù)振動方向的最大長度可以是，所述振動部件1位于兩個所述光電檢測器件2之間時，其不可以遮擋兩個所述光電檢測器件2發(fā)射光線的最大長度。當所述振動部件1沿著所述振動方向輕微移動時，會遮擋任一一個所述光電檢測器件2，從而所述光電檢測器件2能夠判斷所述振動部件1是否被遮擋，并且只有所述振動部件1處于兩個所述光電檢測器件2之間時，兩個所述光電檢測器件2的光線才能夠不被遮擋，而此時正是所述運動部件5對正所述對中位置6的位置，實現(xiàn)了既能對動態(tài)對中進行準確檢測，又能對靜態(tài)對中進行準確檢測。

結(jié)合圖3進行說明，進一步地，所述光電檢測器件2可以是通斷式光電開關(guān)，其可以具有相互呈間距布置的光源發(fā)射器21與光源接受器22。

所述振動部件1可以凸起成形為擋板結(jié)構(gòu)，所述振動部件1跟隨所述運動部件5運動時，其穿過所述光電檢測器件2的所述光源發(fā)射器21與所述光源接受器22之間，以阻擋所述光源接受器22接收所述光源發(fā)射器21發(fā)出的光。

相對于使用容易發(fā)生誤動作的模擬式光電傳感器，本發(fā)明所述檢測裝置使用通斷式光電開關(guān)具有抗環(huán)境干擾能力強的特點，因此檢測更加準確。

結(jié)合圖2進行說明，進一步地，所述振動部件1處于兩個所述光電檢測器件2之間時，所述振動部件1可以與每個所述光電檢測器件2的發(fā)射光線均保持0.5mm間隙設(shè)置。

如此設(shè)置，可以進一步提高檢測的準確性。

結(jié)合圖1進行說明，進一步地，所述檢測裝置還可以包括固定件4與兩個安裝座3，每個所述安裝座3可以用于固定一個所述光電檢測器件2；所述固定件4可以用于將兩個所述光電檢測器件2安裝至所述振動臺處，所述固定件4沿所述振動方向開設(shè)有長條形通孔42，所述安裝座3通過緊固件固定于所述長條形通孔42處，所述長條形通孔42可以用于調(diào)節(jié)所述光電檢測器件2相對所述固定件4的位置。

如此設(shè)置，使得結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝以及調(diào)節(jié)所述光電檢測器件2的相對位置。

結(jié)合圖1進行說明，可選地，所述固定件4可以是L形板狀件，所述長條形通孔42開設(shè)于所述固定件4的豎直板狀部處，所述固定件4的水平板狀部41可拆卸固定于所述振動臺處。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，存在上述問題是由于所述傳感器普遍使用電渦流傳感器或者模擬式光電傳感器，然而它們均使用輸出模擬電壓信號，雖然其輸出信號范圍寬，但是抗環(huán)境干擾能力差，容易使自動對中裝置發(fā)生誤動作。因此導(dǎo)致其動態(tài)對中檢測與靜態(tài)對中檢測不準確。

因此，本發(fā)明還提供了一種使用前述用于對中的檢測裝置進行對中調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置可以包括：執(zhí)行部件與控制部件7。

結(jié)合圖4進行說明，所述執(zhí)行部件可以用于調(diào)整所述運動部件5相對于所述對中位置6的位置，所述執(zhí)行部件可以接收數(shù)字信號，并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)字信號調(diào)整所述運動部件5相對于所述對中位置6的位置。所述控制部件7可以具有數(shù)字信號采集與處理功能，所述控制部件7接收到所述光電檢測器件2發(fā)出的相應(yīng)不同的信號，根據(jù)所述相應(yīng)不同的信號通過數(shù)字信號采集與處理后向所述執(zhí)行部件發(fā)出相應(yīng)不同的數(shù)字信號，以使得所述運動部件5對正所述對中位置6處。

本發(fā)明所述的調(diào)節(jié)裝置通過數(shù)字信號采集與處理(DSP)，相對于模擬電壓信號抗干擾能力更強，從而避免了自動對中裝置發(fā)生誤動作。提高了調(diào)節(jié)裝置的對中準確性。

結(jié)合圖4進行說明，進一步地，所述控制部件7判斷所述運動部件5對正所述對中位置6后發(fā)送對中信號，所述控制部件7可以對所述對中信號進行脈沖寬度調(diào)制PWM、低通濾波以及電平調(diào)整，然后發(fā)送至所述振動臺的線圈處。

進一步地，所述控制部件7可以具有全物理隔離模式，所述控制部件7向所述執(zhí)行部件發(fā)出相應(yīng)不同的數(shù)字信號前，所述數(shù)字信號經(jīng)過所述控制部件7的全物理隔離模式處理，以增強所述數(shù)字信號的抗干擾能力。

結(jié)合圖4進行說明，進一步地，所述執(zhí)行部件可以包括：氣囊部件8、氣泵部件9以及電磁閥10。

所述氣囊部件8可以被充氣或者放氣，以使得其體積增大或者縮小，所述氣囊部件8可以用于調(diào)整所述運動部件5相對于所述對中位置6的位置；所述氣泵部件9可以為所述氣囊部件8充氣；所述電磁閥10接收所述控制部件7發(fā)出的相應(yīng)不同的數(shù)字信號，然后根據(jù)所述相應(yīng)不同的數(shù)字信號控制所述氣泵部件9向所述氣囊部件8充氣，或者使所述氣囊部件8排出相應(yīng)的氣體。

如此設(shè)置，解決了負載加減和振動臺高頻(大于20Hz)運行條件下所述運動部件5位置變化問題。并且采用了氣對中與電對中相結(jié)合的控制方法。從而進一步提高了對中的準確性。

可選地，所述調(diào)節(jié)裝置還可以具有真空泵，所述氣囊部件8可以具有用于縮小其體積的出氣閥，所述出氣閥可以與所述真空泵相連接，以使得所述振動臺處于水平狀態(tài)時，所述運動部件5與所述對中位置6可以自動對正。

所述振動臺處于水平狀態(tài)時，所述出氣閥另一端就不能直接通往大氣，因為水平狀態(tài)運動部件5的重力不作用于氣囊部件8處，無法形成正壓，這時可以在所述出氣閥的出氣端連接真空泵以形成負壓，實現(xiàn)所述運動部件5與所述對中位置6的自動對正。

進一步地，所述控制部件7可以對所述運動部件5的2Hz及其以下的振動頻率做出動態(tài)響應(yīng)。

如此設(shè)置，為了滿足低頻振動的需要，因此必須對2Hz及其以下的振動頻率做出動態(tài)響應(yīng)，而不能使所述控制部件7將2Hz及其以下的振動頻率視為靜態(tài)對中進行處理。

進一步地，所述控制部件7可以具有手動控制功能，所述手動控制功能可以用于在所述光電檢測器件2關(guān)閉狀態(tài)下通過控制所述電磁閥10以調(diào)整所述運動部件5相對于所述對中位置6的位置。

如此設(shè)置，以方便人為調(diào)節(jié)運動部件的位置，這時就要關(guān)閉所述光電檢測器件2，控制所述電磁閥10以調(diào)整所述運動部件5相對于所述對中位置6的位置。

所述調(diào)節(jié)裝置的工作原理可以是：

所述控制部件接收到所述光電檢測器件2發(fā)出的相應(yīng)信號后，控制將其輸出信號經(jīng)過隔離、調(diào)理級放大后，發(fā)送至所述電磁閥10處，所述電磁閥10對所述氣囊部件8進行充氣或者放氣，以改變其體積，從而調(diào)整所述運動部件5的位置，使所述運動部件5與所述對中位置6對正。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。