本實用新型涉及一種電磁振動臺。

背景技術：

振動計量在軍事、航天航空以及民用工業(yè)等技術領域中都普遍存在，目前包括美國、西歐、俄羅斯以及日本等技術發(fā)達國家都十分重視振動計量技術的發(fā)展與研究。微加速度振動裝置主要是在微加速度(10^-6g)范圍內用于檢測測振傳感器的分辨率，是振動計量向微加速度方向發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，也是計量基準向微量化發(fā)展所亟待解決的不足。常規(guī)電磁振動臺中，由于追求高效地輸出加速度，所以單位電流輸出加速度值都較大，通過改變輸入電流得到微加速度，往往要求輸入的電流非常小，極大地影響了輸出波形的信噪比。中國專利200520036395.7號公開了一種振動臺，包括振動電機，振動臺面和彈簧，其振動電機及彈簧架安裝于臺架與振動臺面之間，振動的臺面上開設有多個螺絲定位孔。這種振動臺的缺點在于：當輸出微加速度振動時，由于容易受到外部環(huán)境干擾等原因，輸出振動加速度與電機轉速有關，高頻時很難得到微加速度。

技術實現要素：

為了克服現有技術無法提供高信噪比微加速度振動的不足，本實用新型提出了一種能輸出微加速度振動的振動發(fā)生裝置。

一種微加速度振動裝置，包括外殼和安裝于外殼內的激振組件，激振組件由磁鋼、磁軛、動圈、動軸和復位彈簧組件組成，磁鋼和磁軛固定，動圈和動軸固定，動圈由動圈骨架和纏繞于動圈骨架上的線圈組成，其特征在于：磁鋼、磁軛、動圈和動軸同軸，磁鋼、磁軛、動圈和動軸依次從下向上布置；復位彈簧組件設置于動軸與外殼之間，復位彈簧組件具有提供使動軸向下的預緊力的第一復位彈簧和提供使動軸向上的預緊力的第二復位彈簧；外殼的頂部設有允許動軸頂面外露的通孔，動軸的外露面作為工作臺面；外殼通過吊裝彈簧懸掛于吊裝支架上。

進一步，吊裝支架包含縱向支撐和水平支撐，吊裝彈簧的數量為多個，吊裝彈簧沿外殼的頂面均勻分布。

進一步，外殼由筒體、底蓋和動軸支架組成；筒體和底蓋分別與動軸支架固定，第二復位彈簧位于動軸與動軸支架之間，筒體具有頂板，允許動軸外露的通孔開設于頂板上。

進一步限定動軸支架的形狀和與筒體、底蓋、動軸的連接結構：動軸支架具有與筒體適配的本體，本體中空且套裝于筒體內，本體的側壁與筒體固定，本體的底面與底蓋固定，本體的頂部托住第二復位彈簧。

進一步限定動軸支架與激振組件的關系：本體內設有一圈向內延伸的凸環(huán)，凸環(huán)與磁軛之間有氣隙，動圈位于氣隙中，凸環(huán)、磁軛、磁鋼及底蓋形成閉合磁路，閉合磁路在氣隙中產生均勻的磁場；動圈與凸環(huán)的距離足夠動圈自由振動。

進一步限定動軸的結構，以明確動軸與復位彈簧組件的關系：動軸的上部設有上軸肩，第一復位彈簧設置于上軸肩與筒體之間；動軸的下部設有下軸肩，第二復位彈簧設置于動軸支架與下軸肩之間；第一復位彈簧一端抵緊動軸的上軸肩，另一端抵緊筒體的頂板；第二復位彈簧一端抵緊下軸肩，另一端抵緊動軸支架的本體。

第一復位彈簧和第二復位彈簧均為碟形彈簧，第一復位彈簧的小端抵緊上軸肩，第二復位彈簧的小端抵緊下軸肩。

進一步，筒體和動軸支架上均設有引線孔，筒體的引線孔與動軸支架引線孔對位。

本實用新型的技術構思是：利用凸環(huán)、磁軛、磁鋼及底蓋形成的閉合磁路在氣隙中產生磁感應強度，然后作用在線圈上，此時再向線圈提供一個恒定正弦電流，那么通電線圈便產生安培力并作用在動軸上，產生穩(wěn)定的振動加速度輸出。被校準傳感器與動軸固定連接，接受動軸所輸出的振動。同時通過吊裝彈簧和蝶形彈簧的設置，使得裝置可以有效隔離外界干擾并實現微加速度振動輸出。

本實用新型的有益效果是：將激振組件和激振組件外殼通過吊裝彈簧懸掛于吊裝支架上，有效隔離外界振動，使激振組件不受外界干擾振動的影響，同時設計選用剛度大的蝶形彈簧預緊裝卡安裝動軸，使得其能夠提供微加速度震源,結構簡單實用,操作方便。

附圖說明

圖1是微加速度振動臺結構示意圖。

圖2是筒體的示意圖。

圖3是動軸支架的示意圖。

圖4是磁路圖。

圖5是微加速度振動臺等效力學模型。

具體實施方式

參照附圖1-5進一步說明本實用新型：

如圖1所示，一種微加速度振動發(fā)生裝置，包括外殼和安裝于外殼內的激振組件，激振組件由磁鋼12、磁軛11、動圈、動軸4和復位彈簧組件組成，磁鋼12與磁軛11固定，動圈包括動圈骨架8和纏繞于動圈骨架8上的線圈10，動圈骨架8與動軸4粘接固定或者通過鉚連接固定；線圈螺旋纏繞于動圈骨架上，當向線圈內通入交變電流時，在磁場的作用下，動圈組件產生沿動圈骨架軸向的安培力。

磁鋼12、磁軛11、動圈和動軸4同軸，磁鋼12、磁軛11、動圈和動軸4依次從下向上布置；復位彈簧組件設置于動軸4與外殼之間，復位彈簧組件具有提供使動軸向下的預緊力的第一復位彈簧6和提供使動軸向上的預緊力的第二復位彈簧7。外殼的頂部設有允許動軸4頂面外露的通孔，動軸4的外露面作為工作臺面。

外殼通過吊裝彈簧2懸掛于吊裝支架上。吊裝支架包含縱向支撐3和水平支撐1，吊裝彈簧2的數量為多個，吊裝彈簧2沿外殼的頂面均勻分布。

外殼包括筒體5、底蓋13和動軸支架9，底蓋13與磁鋼12固定連接。

如圖2所示，筒體5具有頂板，允許動軸4外露的通孔52開設于頂板上。筒體5上設有引線孔51。

如圖1和圖3所示，動軸支架9具有與筒體適配的本體91，本體91中空且套裝于筒體5內，本體91的側壁與筒體固定，本體91的底面與底蓋固定，本體91的頂部托住第二復位彈簧7。動軸支架9上設有引線孔92。本體91底面均勻分布有多個螺孔，底蓋13有與螺孔對位的螺釘通孔，螺釘通過螺釘通孔安裝于對應的螺孔。

如圖3所示，動圈支架9上設有引線孔92。動軸支架9設有向內延伸的一圈凸環(huán)93。如圖1所示，動圈支架9的引線孔92與筒體5的引線孔51對位。

如圖4所示，凸環(huán)93與磁軛11之間存在氣隙，動圈位于氣隙中，凸環(huán)、磁軛11、磁鋼12及底蓋13形成閉合磁路，并在氣隙中產生磁感應強度。動圈與凸環(huán)93的距離足夠動圈自由振動。

如圖1所示，動軸4的上部設有上軸肩，動軸4的下部設有下軸肩；第一復位彈簧6一端抵緊動軸4的上軸肩，另一端抵緊筒體5的頂板，第一復位彈簧6的預緊力將動軸4向下壓；第二復位彈簧7一端抵緊下軸肩，另一端抵緊動軸支架9的本體91，第二復位彈簧7的預緊力將動軸4向上頂，從而對動軸4起到支撐限位的作用。當線圈10內通入交變電流時，動圈在安培力的作用下沿軸向上下振動，此時，復位彈簧組件起到為動軸4提供回復力的作用

第一復位彈簧6和第二復位彈簧7均為碟形彈簧，第一復位彈簧6的小端抵緊上軸肩，第二復位彈簧7的小端抵緊下軸肩。第一復位彈簧6和第二復位彈簧7實現動軸的預緊裝卡安裝，同時由于剛度較大，有利于微加速度振動的產生。吊裝彈簧2使用剛度較小的柱形彈簧，起到隔振的效果。

如圖1所示，吊裝支架的縱向支撐3與基礎14垂直，水平支撐1與基礎14平行，縱向支撐3與水平支撐1固定連接。激振組件通過多根吊裝彈簧2懸掛于水平支撐1上，吊裝彈簧2均勻分布于筒體5頂部；筒體5頂部開設有允許動軸4向外伸展的通孔52，動軸4頂面作為放置被校準傳感器A的工作臺面。

水平支撐1呈圓環(huán)形，縱向支撐3沿水平支撐1的圓環(huán)面均勻分布。當然，水平支撐1也可以呈其它形狀，如正方形。水平支撐1的形狀不局限于本實施例的舉例。

吊裝支架的基礎14是地面，也可以是與地面固定的基座。

本實用新型的技術構思：利用動軸支架9、磁軛11、磁鋼12及底蓋13形成的閉合磁路在氣隙中產生磁感應強度，然后作用在線圈10上，此時再向線圈10提供一個恒定正弦電流，那么通電線圈便產生安培力并作用在動軸4上，產生穩(wěn)定的振動加速度輸出。被校準傳感器A與動軸4固定連接，接受動軸4所輸出的振動。同時通過吊裝彈簧2和蝶形彈簧的設置，使得裝置可以有效隔離外界干擾并實現微加速度振動輸出。

整個振動發(fā)生裝置主要受到地基14所引入振幅為Y₀、角頻率為ω₀的干擾Y(t)＝Y₀sinω₀t以及本身產生的安培力作用。當對線圈10通電流以后，由于安培力的作用，動軸4及激振組件外殼分別受到大小相等、作用方向相反的力F sinωt和-F sinωt作用。忽略系統(tǒng)阻尼，假設吊裝彈簧2的彈簧剛度之和為k′；第一碟形彈簧6和第二蝶形彈簧7的剛度之和為k；動軸4的質量為m、位移為x₁；動軸4及兩個蝶形彈簧以外部分的總質量為M、位移為x₂。

當考慮振動發(fā)生裝置僅受到地基14的作用時，可列動力學方程：

可得由地基14作用引入的動軸4穩(wěn)態(tài)響應振幅為：

進一步整理得：

令r_s＝ω₀/ω_s、r_m＝ω₀/ω_m、r_M＝ω₀/ω_M，則有：

由于所選用第一蝶形彈簧6和第二蝶形彈簧7的剛度遠大于吊裝彈簧2的剛度，即k>>k′，且滿足r_m<<1，r_mr_M<<1，則上式可簡化為：

對應的加速度幅值為：

進一步合理設計ω_s，使得則有從而可獲得較好的隔振效果，消除地基14干擾影響。

當考慮動軸4受到主作用力作用時可列動力學方程：

可得由主作用力引入的動軸4的穩(wěn)態(tài)響應振幅為：

由于蝶形彈簧的剛度遠大于吊裝彈簧2的剛度，即k>>k′，因此上式中的k′可忽略不計，則上式可簡化為：

令r₁＝ω/ω₁、μ＝m/M，則上式可進一步簡化為：

對應的加速度幅值為：

設計時，取ω₁使得進而對應的加速度幅值可簡化為：

可見，只要選用剛度k足夠大的蝶形彈簧，本裝置便可以獲得微加速度輸出。

由此，本實用新型通過剛度較小的吊裝彈簧2很好的隔離了由地基14引入的干擾，同時通過蝶形彈簧裝卡動軸4有效地減小了在給定輸入電磁作用力下輸出的加速度量值。同時，通過設計振動發(fā)生裝置磁路氣隙磁場B和磁場中線圈導體長度L，即可在輸入電流I時，根據安培力計算公式F＝BIL，產生激勵力F，進而獲得到微g量級(10^-6g)的振動輸出，本實用新型可實現微加速度振動的輸出。

本實用新型的有益效果是:將激振組件和激振組件外殼通過吊裝彈簧懸掛于吊裝支架上，隔離外界振動，使激振組件不受外界干擾振動的影響，同時設計選用剛度大的蝶形彈簧預緊裝卡安裝動軸，使得其能夠提供高信噪比的微加速度震源,結構簡單實用,操作方便。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。