基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向絕對位移測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于振動測量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向絕對 位移測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技進步，近年來汽車、航天發(fā)展迅猛，一般來說，對于汽車、航空航天等裝載 的儀器或人員，需要有效的主動控制時時抑制振動。主動控制的控制回路中的第一步就是 需要控制信號，一般來說，利用振動物體本身的絕對位移來控制其運動是最有效的方法。然 而，如何得到振動物體的絕對位移一直是一個需要解決的問題。
[0003] 振動測量裝置主要是測量運動物體的運動狀態(tài)信號，用于檢測振動物體的安全性 和穩(wěn)定性，進一步的使用運動狀態(tài)信號實現(xiàn)時時的主動控制。有效的振動測量裝置不單單 是有效的測量振動物體的運動狀態(tài)，也能應(yīng)用在航空、船舶中對結(jié)構(gòu)或儀器進行時時檢測、 故障診斷并且進行隔離振動的保護。
[0004] 目前，在利用機械裝置進行振動測量中，如何直接獲得振動物體的絕對位移是一 個需要解決的問題。其中，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性是衡量測量裝置的兩個指標(biāo)，而對于機械式的測 量振動的絕對位移的裝置來說，如何同時保證準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性是一個較大的問題。因此，基 于不同的振動下的絕對位移的測量和信號的使用的需求，需要提出一種穩(wěn)定的能夠準(zhǔn)確測 量振動物體絕對位移的測量裝置。
[0005] 現(xiàn)如今，在常用的測量裝置中，利用機械結(jié)構(gòu)進行振動測量的裝置一般是利用壓 電作用的加速度傳感器。加速度傳感器是最常用的測量振動信號的傳感器，將加速度傳感 器固定在被測物體上獲得單個方向或多個方向的振動加速度，將信號做放大、兩次積分等 處理后，在采集儀器上顯示或再將其用于主動控制或分析。但是由于信號處理、轉(zhuǎn)換以及運 算的過程中，時間滯后以及失真問題無法避免；而基于光學(xué)儀器或定位系統(tǒng)（GPS)的測量 裝置能夠有效精確的測量振動的絕對位移和速度，但是由于這類儀器的價格較高，并且需 要較大的使用空間和較高的操作要求，無法在汽車、小型結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域大量使用。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 鑒于現(xiàn)如今位移傳感器的適用性窄、成本高、無法適用于不同的領(lǐng)域等缺點，本實 用新型的目的在于提供一種基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向絕對位移測量裝置。
[0007] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向絕對位移測量裝 置，用于固定于一被測振動結(jié)構(gòu)上以測量該被測振動結(jié)構(gòu)的絕對位移，該裝置包括固定安 裝于所述被測振動結(jié)構(gòu)上的框架、配重塊、連接于所述配重塊與所述框架之間以將所述配 重塊懸空于所述框架中央的連接結(jié)構(gòu)、固定于所述配重塊上以測量該配重塊在豎直方向上 與所述被測振動結(jié)構(gòu)之間的距離的第一距離傳感器、固定于所述配重塊上以測量該配重塊 在水平方向上與所述被測振動結(jié)構(gòu)之間的距離的第二距離傳感器及電性連接于所述第一 距離傳感器及所述第二距離傳感器上的上位機，所述配重塊具有四個側(cè)面，每相鄰兩個所 述側(cè)面相互垂直，四個所述側(cè)面分為相互平行的兩個第一側(cè)面及相互平行的兩個第二側(cè) 面，所述連接結(jié)構(gòu)包括分別彈性連接于兩個所述第一側(cè)面與所述框架的對應(yīng)的內(nèi)側(cè)面之間 的第一連接機構(gòu)及分別彈性連接于兩個所述第二側(cè)面與所述框架的對應(yīng)的內(nèi)側(cè)面之間的 第二連接機構(gòu)，兩個所述第一連接機構(gòu)水平設(shè)置，兩個所述第二連接機構(gòu)豎直設(shè)置，兩個所 述第一連接機構(gòu)連接于所述配重塊的左右兩側(cè)，兩個所述第二連接機構(gòu)連接于所述配重塊 的上下兩側(cè)，每一個所述第一連接機構(gòu)包括鉸接于所述框架的同一處的首端連桿組、鉸接 于所述配重塊的同一處的末端連桿組及連接于所述首端連桿組與所述末端連桿組之間的 至少一個中間連桿組，所述首端連桿組的連桿末端、所述中間連桿組的連桿末端及所述末 端連桿組的連桿末端依次鉸接形成X型結(jié)構(gòu)，所述X型結(jié)構(gòu)具有若干對連桿末端的鉸接處， 所述第一連接機構(gòu)還包括拉伸連接于其中一對連接末端的鉸接處之間的拉伸彈簧。
[0008] 進一步地，每一個所述第二連接機構(gòu)包括連接于所述第二側(cè)面與所述框架的對應(yīng) 的內(nèi)側(cè)面之間的第二彈簧；或者，每一個所述第二連接機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與所述第一連接機構(gòu)的 結(jié)構(gòu)相同。
[0009] 進一步地，所述中間連桿組包括中部相互鉸接的兩個連桿。
[0010] 進一步地，兩個所述第一連接機構(gòu)相對于所述配重塊左右對稱。
[0011] 進一步地，所述拉伸彈簧的剛度大于所述第二彈簧的剛度；或者，進一步地，所述 第一連接機構(gòu)的所述拉伸彈簧的剛度大于所述第二連接機構(gòu)的所述拉伸彈簧的剛度。
[0012] 進一步地，所述配重塊的第一側(cè)面上安裝有第一鉸接支座，所述框架的對應(yīng)側(cè)面 上安裝有第二鉸接支座，所述首端連桿組與所述末端連桿組分別鉸接于所述第一鉸接支座 和所述第二鉸接支座上。
[0013] 進一步地，所述X型結(jié)構(gòu)的連桿末端的鉸接處的鉸接結(jié)構(gòu)包括固定于相鉸接的兩 個連桿中的一個連桿上的軸承支座18、外圈固定于所述軸承支座18上的轉(zhuǎn)動軸承及固定 連接于所述轉(zhuǎn)動軸承的內(nèi)圈上的導(dǎo)桿17,相鉸接的兩個連桿中的另外一個連桿固定于該導(dǎo) 桿17上。
[0014] 該測量裝置是一種新的機械式的測量結(jié)構(gòu)，在較低成本的情況下，適用于在不同 的振動環(huán)境下，能夠直接測量振動物體多個方向的絕對位移，并且直接用于響應(yīng)分析、故障 診斷和主動控制等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型第一實施例提供的基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向絕對位移測 量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是圖1的基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向絕對位移測量裝置的X型結(jié)構(gòu)的裝配 示意圖。
[0017] 圖3是本實用新型第二實施例提供的基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向絕對位移測 量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0019] 須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭 示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故 不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明 所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范 圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中間"及"一"等的用語，亦僅 為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實 質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0020] 請參閱圖1和圖2,本實用新型第一實施例提供的基于零剛度隔振結(jié)構(gòu)的多方向 絕對位移測量裝置10用于固定于一被測振動結(jié)構(gòu)Mi上以測量該被測振動結(jié)構(gòu)^的絕對位 移。
[0021] 該裝置10包括固定安裝于所述被測振動結(jié)構(gòu)乂上的框架5、配重塊M2、連接于所 述配重塊仏與所述框架5之間以將所述配重塊^懸空于所述框架5中央的連接結(jié)構(gòu)、固定 于所述配重塊M2上以測量該配重塊M2在豎直方向上與所述被測振動結(jié)構(gòu)Mi之間的距離的 第一距離傳感器1、固定于所述配重塊M2上以測量該配重塊M2在水平方向上與所述被測振 動結(jié)構(gòu)乂之間的距離的第二距離傳感器2及電性連接于所述第一距離傳感器1及所述第 二距離傳感器2上的上位機（圖未示），所述配重塊M2具有四個側(cè)面，每相鄰兩個所述側(cè)面 相互垂直，四個所述側(cè)面分為相互平行的兩個第一側(cè)面3及相互平行的兩個第二側(cè)面4,所 述連接結(jié)構(gòu)包括分別彈性連接于兩個所述第一側(cè)面3與所述框架5的對應(yīng)的內(nèi)側(cè)面之間的 第一連接機構(gòu)6及分別彈性連接于兩個所述第二側(cè)面4與所述框架5的對應(yīng)的內(nèi)側(cè)面之間 的第二連接機構(gòu)7,兩個所述第一連接機構(gòu)6水平設(shè)置，兩個所述第二連接機構(gòu)7豎直設(shè)置， 兩個所述第一連接機構(gòu)6連接于所述配重塊M2的左右兩側(cè)，兩個所述第二連接機構(gòu)7連接 于所述配重塊M2的上下兩側(cè)，每一個所述第一連接機構(gòu)6包括鉸接于所述框架5的同一處 的首端連桿組8、鉸接于所述配重塊仏的同一處的末端連桿組9及連接于所述首端連桿組 8與所述末端連桿組9之間的至少一個中間連桿組11，所述首端連桿組8的連桿末端、所述 中間連桿組11的連桿末端及所述末端連桿組9的連桿末端依次鉸接形成X型結(jié)構(gòu)，所述X 型結(jié)構(gòu)具有若干對