专利名称：一种设备机脚的动态传递力的测量方法
技术领域：
本发明涉及的是一种振动工程领域的测量方法，具体地说是动态传递力的测量方法。
背景技术：
振动工程中，设备机脚传递到隔振器或基础上的力是声学设计的输入参数及设备振动的评价指标，力的获取及对其测量技术的研究极为重要。
传统的传递力的测量方法普遍应用压电式传感器或应变式力传感器进行测量。经文献检索发现有3篇文献涉及到设备的传递力的测量方法的内容。分别是华中科技大学原春晖的博士学位论文一《机械设备振动源特性测试方法研究》、《应用声学》1990年2期刊登的王蜀楚的《利用超声测量动态力》及《山东工业大学学报》在1984年I期刊登的宋孔杰的《动态力的测量探讨》。第一篇文献中使用传统的压电式环形力传感器的单传感器法测量法，在设备刚性安装条件下，一般将一个环形压电式力传感器串联在设备机脚与基础之间，弹性安装条件下，一般将一个环形压电式力传感器串联在设备机脚与隔振器之间；实际上，在这种安装状态下，设备机脚传递到隔振器或基础上的力是由两条路径传递的，一条是设备机脚经力传感器传递到隔振器或基础上，一条由设备机脚传递到安装螺栓再传递到隔振器或基础上，传感器仅能测量到经其传递的力，无法测量经螺栓传递的力，一般认为通过螺栓传递的力可达合力的109^30%，传感器仅能测到709^90%，测量误差较大。第二篇文献中所使用的方法为超声波测量法，数据处理复杂，且需要复杂的超声波发生装置。第三篇文献中同时提到使用压电式力传感器及应变式力传感器的测量方法，其压电式传感器在测量中同样为单传感器法测量法，应变式力传感器测量频带小，仅能测低频，并容易改变系统隔振的阻抗特性，而工程中对高频段的动态力的测量也有要求，并不希望改变隔振系统的阻抗特性。
发明内容
本发明的目的在于提供可以满足工程使用的精度、并容易实施的一种设备机脚的动态传递力的测量方法。本发明的目的是这样实现的本发明一种设备机脚的动态传递力的测量方法，其特征是(I)用螺栓、螺母将设备机脚固定在安装基础上，设备机脚和安装基础之间安装第一环形压电式力传感器，螺母和设备机脚之间安装第二环形压电式力传感器；(2)启动设备，通过第一环形压电式力传感器获取设备机脚直接传递到安装基础上的力，通过第二环形压电式力传感器获取设备机脚通过螺栓传递到基础上的力；(3)测量上下两个传感器所测力信号间的相位差，则机脚输出的合力为
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其中F1为第一环形压电式力传感器的测量幅值，F2为第二环形压电式力传感器的测量幅值，识为第二环形压电式力传感器与第一环形压电式力传感器所测信号的相位差，F3为机脚输出的合力。本发明还可以包括I、所述的安装基础和第一环形压电式力传感器之间安装隔振器，隔振器固定在安装基础上，螺栓将设备机脚、隔振器、两个传感器固定在一起，第一环形压电式力传感器获得设备机脚直接传递到隔振器上的力，第二环形压电式力传感器获得设备机脚通过螺栓传递到隔振器上的力。本发明的优势在于本发明的测量精度远高于目前通用的单传感器测量法的测量精度。
、图I为设备弹性安装条件下的原理图；图2为设备刚性安装条件下的原理图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图I 2，同时使用两个环形压电式力传感器进行测量，将两个力传感器分别串联在设备机脚3两侧，其中机脚上侧传感器I测量设备机脚3通过螺栓2传递到基础6或隔振器5上的力；机脚下层的传感器4测量设备机脚3直接传递到基础6上或隔振器5上的力；由所测得的两部分力参考相位进行计算可以得到传递到基础或隔振器上的合力。如图I所示的系统中，需要测量由设备传递到隔振器5或基础6上的力，测量中将第一环形压电式力传感器4串联到设备机脚3与隔振器5或基础6之间，用以测量设备机脚3直接传递到基础6上或隔振器5上的力；将第二环形压电式力传感器I串联到设备机脚3与螺栓螺母2之间，如安装中使用垫片则安装在设备机脚3与垫片之间，垫片上为安装螺母，用以测量设备机脚3通过螺栓2传递到基础6或隔振器5上的力；测量中需测量上下两个传感器所测力信号间的相位差，设备机脚3传递到基础上的合力为第一力传感器的测量值与第二力传感器的测量值乘以相位差的余弦的差；具体计算过程如下第一传感器的测量幅值为F1,第二传感器的测量幅值为F2,第二传感器与第一传感器所测信号的相位差为P，则机脚输出的合力&可以记为
F3 = F1 - F2 cos(//;)测量中一般两个传感器二者的相位为180°，此时，设备机脚传递到隔振器或基础上的力为两个传感器测量幅值绝对值的直接相加。图2中，未应用隔振器，其余同图I中布置相同，包括传感器7、传感器10、安装螺栓8、设备机脚9、安装基础11.工程应用实例对某双层隔振系统，分别使用单传感器测量法及双传感器测量法测量隔振系统的动态传递力，并与标准传感器对比，可以得到两种方法低频段的测量误差，测量误差如下表所示，测量结果表明，双传感器测量法的测量精度远优于传统的单传感器测量法。
权利要求
1.一种设备机脚的动态传递力的测量方法，其特征是 (1)用螺栓、螺母将设备机脚固定在安装基础上，设备机脚和安装基础之间安装第一环形压电式力传感器，螺母和设备机脚之间安装第二环形压电式力传感器； (2)启动设备，通过第一环形压电式力传感器获取设备机脚直接传递到安装基础上的力，通过第二环形压电式力传感器获取设备机脚通过螺栓传递到基础上的力； (3)测量上下两个传感器所测力信号间的相位差，则机脚输出的合力为
2.根据权利要求I所述的一种设备机脚的动态传递力的测量方法，其特征是所述的安装基础和第一环形压电式力传感器之间安装隔振器，隔振器固定在安装基础上，螺栓将设备机脚、隔振器、两个传感器固定在一起，第一环形压电式力传感器获得设备机脚直接传递到隔振器上的力，第二环形压电式力传感器获得设备机脚通过螺栓传递到隔振器上的力。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种设备机脚的动态传递力的测量方法，包括以下步骤用螺栓、螺母将设备机脚固定在安装基础上，设备机脚和安装基础之间安装第一环形压电式力传感器，螺母和设备机脚之间安装第二环形压电式力传感器；启动设备，通过第一环形压电式力传感器获取设备机脚直接传递到安装基础上的力，通过第二环形压电式力传感器获取设备机脚通过螺栓传递到基础上的力；测量上下两个传感器所测力信号间的相位差，从而获得机脚输出的合力。本发明的测量精度远高于目前通用的单传感器测量法的测量精度。
文档编号G01L1/16GK102735376SQ201210239179
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者周盼, 张相彬, 李玩幽, 率志君, 王绍军, 翁俊 申请人:哈尔滨工程大学