振动台知识39个问答.docx

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振动台知识39个问答

振动台知识30个问答

（供业务员与客户沟通时参考）

1）振动台有哪几类,他们各自有什么特点

振动台主要有3类:

机械式振动台、液压式振动台和电动式振动台。

机械式振动台是把机械能转化成动能。

特点是:

推力大、波形差、价格低廉,适用于低频（5Hz-80Hz）疲劳实验。

液压式振动台是把液压能转换成动能。

特点是:

低频（超低频）、推力大、负载能力强、控制方便,但工作上限频率低（一般以几十Hz到几百Hz为上限）价格昂贵。

电动式振动台是把电能转换成动能。

特点是:

工作频率宽（从几Hz到几千Hz）波形好、控制方便、价格较贵,是一般试验室中例行试验最常用的品种。

2）描述振动台有哪些参数,它们之间的关系如何表述

正弦振动用频率、加速度、位移、速度等参数来描述。

它们之间的关系可以用下述关系式来表达。

式中a--振动加速度值v--振动速度值x—振动位移值

当加速度单位为g、位移单位为mm、频率单位为Hz时:

加速度关系与位移关系用下式表述:

随机振动一般用频率范围、加速度谱密度、加速度谱的频谱、总均方根、加速度、试验持续时间五个参数共同描述。

3）为什么机械振动台的工作频率下限为5Hz而工作上限频率仅为60-80Hz

我厂生产的机械式振动台是离心式的,当工作频率小于5Hz或者更低时,激振缸产生的激振力不足以克服系统各个环节的静摩擦力,而使振动台无法启动。

而机械式振动台的上限工作频率则受制于带动激振缸运动的电动机的转速无法提高。

功率较大电动机的转速一般为每分钟几千转。

即使不考虑使用减速箱直接用电动机拖动激振缸。

工作频率达到100Hz,电动机最高转速也要达到每分钟6000转,这时已经很困难了。

4）机械式振动台可以进行定加速度扫频试验吗?

机械式振动台不能用于定加速度扫频试验,它只能做定频振动试验或定位移扫频振动试验,而且精度较差。

5）为什么液压式振动台有净推力、毛推力之分

液压式振动台不象电动振动台那样有支撑系统结构,它定中心是靠消耗振动台的部分推力来完成的。

因此,其毛推力是净推力加上定中心所消耗的那部分推力。

6）液压振动台的核心部件是什么

液压振动台的核心部件是伺服阀,它的频率将决定整个振动台的上限工作频率。

虽然采用将输出端的加速度、速度位移反馈给输入端的三输出、三输入方案,理论上可以提高振动台的上限工作频率。

但是因为液压振动台加速度波形畸变较大,这种方案的效果并不显著,所以受伺服阀频

响的影响,液压振动台的上限工作不高,仅几百赫兹。

7）为什么国外厂商生产的液压振动台上限工作频率比国内生产的液压振动台上限工作频

率高的多

这是对液压振动台输出推力的不同理解造成的,根据国标（GB-10861-89）国内厂商把液压振动台能输出额定推力的最高频率为上限工作频率。

而国外厂商则不然,他们把液压振动台实际能工作的频率定为上限工作频率。

按照这种理解,国内厂家的液压振动台上限工作频率接近于国外生产的液压振动台上限频率有时甚至更高。

8）什么叫信噪比

信噪比是表述振动台本底噪声的指标,一般用dB（分贝）来表示

式中amax-振动台额定的最大加速度值

a0-动圈无激励信号输入时,振动台台面中心的加速度值

例如:

DC-1000-13电动台空载时最大加速度为100g,信噪比要求大于60dB,那么振动台台面的本底加速度应小于0.1g。

M用分贝表示的信噪比

9）电动振动台的扫频方式有“线形”“对数”两种,它们分别适用于何种场合

当振动台的扫频试验的最低试验频率到最高试验频率在较宽的频率范围（例如以几赫兹到几百赫兹甚至是几千赫兹）内进行时宜选用“对数”形式。

而当扫频试验的最低频率到最高频率在较低较窄的频率范围内（例如从几赫兹到几十赫兹）宜选用“线性”形式。

10）什么是电动台的第一轴向共振频率,如何测量

电动台的第一轴向共振频率即动圈的自振频率（或称固有频率）

它的测量方法是:

电动台系统置于开环状态,正弦控制仪输出较小的电压信号

用控制仪测量台面加速度的值太小,频率从低频端到高频端扫描时观察台面的加速度的值太小。

当台面加速度出现最大量开始拐头向下时,此点相对应的频率即为动圈的自振频率。

11）电动振动台动圈等效质量如何测量

电动振动台动圈的等效质量测量方法参照GB-7670-87附录B

1）取某一频率f（例如160Hz）和某一电流（例如20A）

测量空载台面加速度a1

2）在振动台面上加一钢性负载Mt在f和i与空载试验相同的情况下测量此时的加

速度a2

3）动圈的等效质量Mt由下式求出

式中f为试验频率fst为运动部件悬挂系统的固有频率

通常:

12）电动台的上限工作频率可以高于动圈的自振频率吗

可以。

电动台一般取动圈的自振频率到反共振频率期间的某一频率为电动台的上限工作频率。

13）电动台在进行扫频振动时如何确定扫频速率和试验时间

正弦扫频振动时,试验时间T与扫频速率A用下式表述

线性

对数

式中T----试验时间单位:

分或秒（频率从最低端扫到最高端的单程时间）

A----扫频速率单位:

线性为Hz/秒;对数为oct/分

F1频率扫频的最低频率

Fh频率扫频的最高频率

当扫频速率A已知时,计算出单程时间T总时间除以2T即为振动台从最低频率到最高频率然后返回到最低频率循环的次数。

14）何谓倍频程

频率为2N的两个频率之间的频段称N个倍频程,顾名思义倍频为频率比为2

例如:

频率以2Hz扫频到8Hz称2个倍频程

频率以2Hz扫频到16Hz称3个倍频程

频率以10Hz扫频到40Hz称2个倍频程

频率以10Hz扫频到160Hz称4个倍频程

其表达方式为:

F1*2N=f2

式中f1为频率扫描时的低端频率

F2为频率扫描时的高端频率

N为倍频程

15）电动台核心部件是什么

电动台的核心部件是“动圈”,制作动圈的材质一般是铝合金或者镁合金

16）右图是DC-2200-26电动台空载特性曲线和100KG负载工作特性曲线

1）振动台空载

当f=60Hz时振动台能达到的加速度a=?

错的计算方法a=F/∑M=2200/22=100G

其中动圈质量为22KG

正确的计算方法

2）加载100KG

当f=60Hz时,振动台能达到的最大速度=?

错误的计算方法:

正确的计算方法:

3）加载100KG当f=5Hza=5g试验能进行吗?

不能此时受到最大位移25.5mm的限制

此时振动台能达到的最大加速度

17）电动台在低频端做小位移值振动试验时,为什么波形较差,甚至试验无法进行,振动台

在低频端做小位移值振动试验时,其相对应的加速度较小,此时振动台的本底噪声就凸现出来。

例如在DC-1000-13电动台上作频率为5Hz位移为1mm的振动试验时

对应于5Hz位移值1mm的加速度为

而DC-1000-13电动台的本底噪声为0.1G信号与噪声几乎相等

所以加速度波形就较差,当位移值进一步减小时,试验就很艰难进行。

18）电动台在低频端进行大位移扫频时为什么容易产生过位移

电动台在进行扫频振动时,必须松开耳轴上的锁紧螺钉,此时振动台由耳轴上的四只空气弹簧支撑着,当振动台面进行大位移扫频时,振动台面除按主信号进行振动外,其与台体之间亦产生相反位移的振动,此时极容易产生过移。

19）电动台满负荷运行时,能达到说明上的最大位移值吗?

不能,它能达到的最大位移用下式计算

式中W

为试验负载的重量

负载

W

质量振动台体的重量

台体

A为说明书上规定的最大位移值

20）电动台在要求输出不是满负荷时降低励磁电压效用可以节省用电,这种说法科学吗?

不科学,电动台磁场是在置于台体内的励磁线圈通以直流电流后建立起来的,为了保持磁场强度稳定,施加的电压必须使磁滞曲线工作在饱和区,有些人提出在输出激振力不是满足负荷时,可以降低励磁电压使用以节约用电。

其实这是一种误区,因为降低励磁电压使用,励磁电流消耗的功率固然减小,但激振力的大小是由输给动圈的电流、磁场强度和动圈的有效长度的乘积决定的。

降低励磁电压必然导致磁场强度下降,为了输出相同的激振力,提供给动圈的电流量相应增加。

即功率放大器输出功率相应增加,耗电也增加,因此对整个系统而言并不省电。

相反,大幅度降低励磁电压将使其磁滞曲线工作在非饱和区。

导致因电源电压波动带来磁场强度的波动而影响系统的精度。

在某些场合下,例如当试验体为陀螺仪表等对台面漏磁要求很高（例如小于10高斯,甚至更小）时,降低励磁电压可以使泄漏到振动台面的漏磁减少,但此时整个系统的精度会随电源电压的波动而损失一些精度。

21）如何估计出水平滑台台面的估值重量

水平滑台台面一般为正方形或长方形,材质为镁合金或铝合金

台面重量=（台面长度*台体宽度*台体厚度）*镁合金或铝合金比重

例如台面尺寸为600mm*600mm*45mm

材料为铝合金时

台面重量=（6分米*6分米*0.45分米）*2.7KG/分米3=44KG

材料为镁合金时

台面重量=（6分米*6分米*0.45分米）*1.8KG/分米3=29KG

22）运用数字式随机振动控制仪冲击软件在电动台上做冲击试验时,电动台的冲击推力是多

少

电动台输出的冲击力一般为振动台额定推力的2-3倍通常取2为宜。

23）利用电动台进行冲击试验时,在已知冲击波形（半正弦波）的脉冲高度A和脉冲持续时

间T的情况下,如何确定响应的电动台参数能否满足要求

1）冲击力Fs=∑ma=（动圈质量+附加台面质量+试件质量+夹具质量）*脉冲高度值

计算值Fs应小于电动台额定推力的2倍。

2）速度值V=aD/π应小于电动台额定速度

24）电动台的随机推力大小如何计算

随机推力Fr=∑m*arms

=（动圈质量+附加台面质量或者水平滑台台面质量-含连接头-+试件质量+夹具质量）*加速度的总均方根值arms

当试验规范给出的加速度功率谱图时,一般同时给出相应的arms值。

若没有给出相应的arms那么

25）在已知随机振动的加速度PSD谱图和试验件（含夹具）质量时,如何确定相应的电动台

能否满足要求

1）首先按24）计算随机推力Fr该参数应小于振动台能输出的最大随机推力

2）验证在低频端位移是否可用下式计算

式中:

F1---试验频率的下限频率单位:

Hz

Go---试验频率的下限频率对应的功率谱值单位g2/Hz

Xp-p---对应下限频率F1的随机振动峰----峰值位移单位cm

k---修正修数取101---105

计算出Xp-p应小于振动台的最大位移

26）开关功率放大器中使用IGBT管或MOSFET管各有什么优缺点?

1）MOSFET管没有二次击穿现象,这是MOSFET管相对于1GBT管的最大优点。

因为出现

二次击穿现象的时间很短,基本上是毫秒级,在电路上很难保护。

IGBT管是MOS管与晶体管的组合,而晶体管损坏的原因大部分是二次击穿,所以1GBT有二次击穿现象,这就是为什么采用IGBT管模块容易损坏的原因。

2）开关放大器的另一项重要指标是开关中心频率的高低。

它一般要求大于振动台上限工

作频率的10-20倍,开关中心频率接近振动台上限工作频率,将给调制介调后的波形滤波电路带来困难从而影响波形失真。

1GBT管由于有少数载流子储存在基极电路中,影响了开关中心频率的提高。

它一般工作于开关频率10KHz以下的开关电路中,实用于电源开关电路中。

而MOSFET管是多数载流子器件.它不存在储存效应,因此能大大提高开关频率,从而简化了滤波电路,减小了滤波电感元件尺寸.又有着良好的滤波效果,减少了电路的波形畸变.

3）与1GBT管的电流驱动方式相比.MOSFET管采用电压驱动.驱动电路更加简单,有时可直

接用CMOS和集成电路驱动.电路大大简化,更加可靠.

4）1GBT管具有较高的电压和电流容量.例如:

集电流可达300A以上,集电极电压可达

1200V.因此它更适用于工作频率较低（如50Hz\60Hz或400Hz）的电源开关电路中.

与1GBT管的高电压高电流相比,在制作成本相当的情况下,MOSFET管的集电极电压相对较低.一般最高在600-800V,但与振动台配套的开关功率放大器一般供电在100-120V左右,MOSFET管600-800的集电极电压已足够应用.

综上所述,使用1GBT管的开关功率放大器适用于频率上限较低,容量需求较大的电源开关电路.而MOSFET管则更适用于工作频率上限较高的与振动台配套的开关功率放大器电路中.

27）电动振动系统的地线如何制作

电动振动系统对地线的要求较高,一般要求接地线的电阻小于4-10Ω,当做地线时,可以选

用4号角铁1.5M-2M3根,每隔1M将角铁打入地下1.5M-2M.其顶端用铜排将三根角铁顶端连接起来,然后使用10MM2铜芯线引入室内与系统连接起来.当客户供电系统为三相五线制时,可以不用制作地线.

28）设计振动试验夹具应该从哪几方面来考虑

夹具的设计是一门技术,对它的要求是比刚度尽可能大,也即要求刚度大而重量轻.一般从夹具的材料,结构形状和制造工艺三方面考虑.为了提高夹具的一阶共振频率.人们通常选用A3钢材料,因为它具有较高的刚度,但它的重量重（比重为7.8kg/dm3）.在同等激振力的情况下,较重的夹具意味着振动台产生的加速度减小.选择铝合金（或者镁合金）重量大大降低,但刚度不及A3钢.当然采用结构设计.例如:

加大材料厚度,形状上采用箱型结构,蜂窝结构,封闭式结构以及筋板结构等措施.在制造方法上采用整体铸造,焊接工艺等都能提高夹具的刚度进而提高夹具的一阶共振频率,扩大振动试验系统的使用范围.

实际使用时,人们常视试验具体规范和振动台的能力而灵活看待上述问题.例如:

振动试验规范频率上限为几百赫兹,那么采用铝材料为宜,而试验上限频率大于1000赫兹时,采用钢材料也许更适合些.

29）正弦振动控制仪应该具有那些功能.

最简单的开环式振动试验台只要振荡器提供一定的信号,通过功率放大器放大后输入到置于振动台体磁路系统中的动圈,便能产生振动.固定在振动台面的压电式加速度传感器感应的输出信号经电荷放大器和2次仪表便能测量出振动量值的大小.但是这种结构形式的电动台是不能满足工程试验的要求.因为各类产品的试验规范标准在大量情况下是一种扫频等值振动（等加速度或等速度或等位移）例如:

当某一试品需要作如下振动:

频率从50赫兹到500赫兹进行扫频时要求加速度保持某一定值（例如10G）试验规范曲线如左图所示,上述形式电动台便不能满足使用要求.但我们来剖析这个问题.

众所周知

激振力F正比振动加速度a正比输入至动圈的电流I

在扫频试验时要求A为定值即要求I为定值

而功率放大器是定电压输出,即扫频时电压输出保持不变.

而阻抗

式中R0为动圈纯电阻

L为动圈电感

C为分布电容

Z为动圈运动时产生的运动阻抗

从上式可以看出,在扫频过程中,动圈阻抗是一个剧烈变化的参数,

显然,在功率放大器定电压输出的情况下要保持电流不变是不可能的.也即保持加速度不变是不可能的.必须在系统中加一个所谓的压缩控制电路才能达到此目的.

由此可见,正弦振动控制仪应具有以下功能:

·正弦扫频电压信号,在整个频率范围内以不同的速率进行线形或对数扫频

·对振动台产生的加速度\速度\位移进行精确的控制,使其达到试验规则的要求.

能对振动台的参数（频率\加速度\速度\位移）进行测量.

30）振动台与温控箱综合时五大因素是什么

连接\移动\隔热\密封\隔振