一种激振器的制作方法

本发明涉及实验装置，特别是一种用于对水上作业设备发生的声波进行模拟研究的激振器。

背景技术：

激振器是将激励力施加到其他结构和设备上的装置。激振器用于对被激物体进行振动和强度试验；或对振动测试仪器和传感器进行校准等；还可以作为激励部件组成振动机械，用以实现物料或物件的输送、筛选、密实、成型和土壤砂石的捣固等工作。

现有激振器的应用范围仅限于陆地作业。随着科学技术的发展，水上作业设备类型越来越多，并且人们对水上作业设备的要求也越来越高。由于水上作业设备的特殊性，对水上作业设备的性能进行模拟研究十分困难，例如对大型水上作业设备产生的声波进行模拟研究。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可用于对水上作业设备产生的声波进行模拟研究的激振器。

本发明提供的激振器，包括基座，基座上安装有数量不限于一个的激振机体，激振机体的悬空端有锤头，锤头在激振机体的控制下可穿过基座上对应锤头开设的通孔敲击设置在基座下方的被敲击座，被敲击座浮在水面上；

所述激振机体与储气罐相接，储气罐与空压机相接，储气罐在控制系统控制下为激振机体进行换气控制，使激振机体控制锤头敲击被敲击座；

所述激振机体的数量超过一个时，各个激振机体的激振频率不相同，其工作状态可通过机械切换装置进行切换。

本发明提供的激振器工作时，锤头在激振机体的控制下穿过基座上的通孔敲击基座下方的被敲击座，产生一定频率的振动波，通过与水面接触的被敲击座使振动波在水中传播，可模拟大型水上作业设备的声波，用于对水上作业设备的性能进行模拟研究，扩大激振器的应用范围。

附图说明

图1为本发明实施例的部分结构示意图；

图2为与图1中激振机体相接的储气罐的示意图；

图3为控制图2所示储气罐的控制系统的结构示意图；

图4为与制图2所示储气罐的相接的空压机的结构示意图；

图5是利用本实施例撞击实验获得的功率图谱；

图6a是水听器2米处无衰减估计源点声源级时域波形示意图；

图6b是水听器2米处无衰减估计源点声源级频率波形示意图；

图7a是水听器4米处无衰减估计源点声源级时域波形示意图；

图7b是水听器4米处无衰减估计源点声源级频率波形示意图；

图8a是水听器8米处无衰减估计源点声源级时域波形示意图；

图8b是水听器8米处无衰减估计源点声源级频率波形示意图。

图中符号说明：101基座、102第一通孔、103第一激振机体、104第一锤头、105被敲击座、106第二通孔、107第二激振机体、108第二锤头、109机架、110被敲起重地脚、201压力表、202检查用窗口、203安全阀、204排水阀、205进气口、206出气口、301按钮、302选择开关、303限位开关、304电源连接，305接触器、306电磁阀、307指示灯、308电源、401压缩机、402安全阀、403单向阀、404小气罐、405自动排水器、406电机、407压力开关、408压力表、409截止阀。

具体实施方式

下面将结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例激振器是在基座101上安装两个激振机体，其中第一激振机体103为低频激振机体，其激振频率为1～100hz，安装在基座的一侧；第二激振机体107为高频激振机体，其激振频率为100～500hz，通过机架109安装在基座的另一侧。第一激振机体的悬空端设有第一锤头104，对应第一锤头在基座上开设第一通孔102，第一锤头可在第一激振机体的控制下穿过第一通孔102敲击设置在基座下方的被敲击座105。第二激振机体107的悬空端设有第二锤头108。对应第二锤头在基座上开设第二通孔106；第二锤头可在第二激振机体的控制下穿过第二通孔敲击设置在基座下方的被敲击座105。被敲击座105浮在水面上，基座的下部有起重地脚110。

第一激振机体和第二激振机体之间设有机械切换装置(未图示)，用于切换第一激振机体和第二激振机体的工作状态。

本实施例中与第一激振机体和第二激振机体相接的储气罐如图2所示，包括压力表201、检查用窗口202、安全阀203、排水阀204、进气口205和出气口206。储气罐的作用是：①用来贮存一定数量的压缩空气；②调节用气量或以备空压机发生故障和临时需要时使用；③维持短时间的供气，以保证第一激振机体和第二激振机体的可靠工作；④消除压力波动，保证输出气流的连续性和平稳性；⑤依靠绝热膨胀及自然冷却降温，进一步分离掉压缩空气中的水分和油分。

与储气罐相接的空压机选用1m³/min的小型螺杆式低噪音(70db)的空压机，其结构如图4所示，包括压缩机401、安全阀402、单向阀403、小气罐404、自动排水器405、电机406、压力开关407、压力表408和截止阀409。空压机用于向储气罐提供压缩空气，把电机输出的机械能转换成压缩空气的压力能输送给气动系统，为整个激振器提供动力源。

当第一激振机体工作时，空压机向储气罐进行储气，待储气完毕后，由控制系统对第一激振机体进行控制，使第一激振机体控制第一锤头敲击被敲击座。通过机械切换装置切换成第二激振机体工作时，空压机向储气罐进行储气，待储气完毕后，由控制系统对第二激振机体进行控制，使第二激振机体控制第二锤头(风镐)敲击被敲击座。

与储气罐相接的控制系统如图3所示，包括：输入模块、cpu模块、输出模块，其中，输入模块分别与按钮301、选择开关302、限位开关303和电源304连接，输出模块分别与接触器305、电磁阀306、指示灯307和电源308连接，cpu模块连接编程装置。

本实施例中的被敲击座为圆形，实验时浮在水面，距离基座200mm。

以下为用上述激振器中的第一激振机体进行声波在介质(水)中传播试验的实施例。

试验声波频率为15hz，被敲击座尺寸为，厚度t＝0.01m，半径r＝1.10m，在理想条件下，为了得到较低频率，在被敲击座边缘焊接0.01mm高的边缘，使其能激发出的频率理论值达到f＝10.6hz。

经过实验，震源为18kg锤头从约5m高处做自由落体，撞击如上设计的被敲击座。传感器放置在距震源45m处，并放大十倍(×10)。经过多次撞击，发现该被敲击座可以获得15hz以内的频率，截取其中一次的功率谱图如图5所示。

波在介质(水)中传播时，由于波动能量总有一部分会被介质吸收，所以波的机械能会不断地减少，波强亦逐渐减弱，这种现象为波的吸收。波强的衰减规律为i2＝i1e^-2αx，其中i1和i2分别是x＝0和x＝x处的强度，α为介质的吸收系数。在理想的均匀固体介质中，吸收系数与频率近似成正比(α＝α0f)，那么在低频时，吸收系数就变的很小，低频的能量损失很小，所以波的吸收损失就变的很小，可以忽略不计。

能量来源是锤头在敲击被敲击座时，动能和势能转换而来的。在理想情况下，根据能量守恒，激发出的能量将全部转换为地震波的能量。考虑到撞击能量转换为机械能的转换系数可得：据此可求得激发所需的能量理论值为

综上，锤头激发方案的被敲击座的规格和所需能量如表1所示。

表1重锤激发方案表

将水听器置于与声源距离2米，4米和8米处，测低频激振机体的声源级和传播到80米后的传播损失，并测得其平均声源级为168.589db，分别如图6a、6b、7a、7b、8a、8b所示，其中，图6a是水听器2米处无衰减估计源点声源级时域波形示意图，其中，振幅30mv，峰峰值60mv；图6b是水听器2米处无衰减估计源点声源级频率波形示意图；图7a是水听器4米处无衰减估计源点声源级时域波形示意图，其中，振幅6.25mv，峰峰值12.5mv；图7b是水听器4米处无衰减估计源点声源级频率波形示意图；图8a是水听器8米处无衰减估计源点声源级时域波形示意图，其中，振幅4.5mv，峰峰值9mv；图8b是水听器8米处无衰减估计源点声源级频率波形示意图。