专利名称：电涡流磁推挽激振方法及激振器的制作方法
技术领域：
本发明属于非接触式电涡流磁推挽激振方法及激振器。
据《发动机强度振动测试技术》(北京航空学院宋兆泓等编，国防工业出版社出版)中“激振器”一节介绍，现有的非接触式激振有音波激振、电磁激振和涡流激振三种。音波激振的能量小、噪音大;电磁激振仅适用于导磁材料，且频响窄;涡流激振虽克服了上述不足，但它要求试件必须是有限边界，或激振器只能放置在试件的边缘，不能应用于无限宽板(如飞机机翼、船舶壳体)或周边固持板(如喇叭膜片)类试件。
本发明的目的在于提供一种适用于无限宽板或周边固持板类试件，而且噪音低、频响宽、结构简单、可用于一切导电材料的新型非接触式电涡流磁推挽激振方法及激振器。
本发明所涉及的电涡流磁推挽激振方法，是利用交变磁场诱发试件产生感应电涡流并因此形成感应磁场或同时使试件磁化，从而形成电涡流磁推挽激振力和电磁推挽激振力，使得试件振动。
设交变磁场的磁感应强度为B1＝Bm1cosωt，根据电磁感应理论，导电试件在此交变磁通的作用下会形成感应电涡流，同时感应电涡流产生感应磁场。因感应磁场的磁通总是反抗原交变磁场的磁通变化(其相位落后90°)，故感应磁场的磁感应强度为B2＝Bm2sinωt。交变磁场与感应磁场间要产生相互作用，形成电涡流磁推挽激振力F1= (B1B2S)/(2μ。) ＝ Asin2ωt(N)
其中μ0＝4π×10-7(H/m)S-涡流感应头的端面面积(m)ω-激磁电流的角频率(l/S)试件在此激振力的作用下产生受迫谐振，振动频率是激磁电流频率的二倍。
若试件为导磁材料，则它同时还被交变磁场磁化。根据电磁场理论，交变磁场与磁化了的试件之间的相互作用形成电磁推挽激振力F2= (B12S)/(2μ) = Bcos2ωt(N)因此在导磁材料试件上同时作用有两个激振力。将F2用另一种形式表示，即F2＝B(1+cos2ωt) (N)则，根据矢量合成法则，两个同频率的简谐激振力合成结果仍是一个简谐激振力F＝F1+F2＝B+Csin(2ωt+φ)(N)其中A2+ B2]]>φ＝tg-1(B/A)试件在此合力作用下产生受迫谐振，振动频率也是激磁电流频率的二倍。
为实现上述激振方法而设计的非接触式电涡流磁推挽激振器，主要部件为铁芯线圈组，仅由用以产生交变磁场的涡流感应头和激磁线圈所构成，而不需含有任何用以产生直流磁场的构件。
下面结合附图及实施例对本发明作详细描述。
附
图1.电涡流磁推挽激振器示意图。
涡流感应头(2)(即铁芯)上绕以激磁线圈(3)，然后固定于底座(1)，再罩上外壳(4)即构成本发明的激振器。它没有直流磁路，没有运动部件。底座(1)和外壳(4)应为绝缘材料，如夹布胶木、塑料等。涡流感应头(2)一般采用C型铁芯，两磁极间的间隙为A。涡流感应头的两个端面应位于同一平面上，并与外壳(4)平齐，这样激振器对试件的大小和形状在与涡流感应头端面平行的方向上就没有限制。激磁线圈(3)的绕向应使涡流感应头两磁极的极性相反。激磁线圈(3)的匝数应根据被激振试件的测振频率范围，在激振器与功放的阻抗匹配共同工作线上进行相应的选择。为利于匹配，激磁线圈(3)可采用多个抽头，以实现较宽的频响范围。试件(5)的放置应与涡流感应头的端面平行，即当激振器按附图1所示放置时，试件(5)应水平地置于激振器的上方，同时在保证激振时不相接触的条件下尽可能地靠近涡流感应头。激振器可置于试件的中心或边缘等任何位置。
激磁线圈(3)中通入频率可调的简谐激磁电流，即形成交变磁场。交变的磁通穿过试件(5)，在试件中诱发感应电涡流并因此产生感应磁场，或者同时使导磁试件磁化，从而形成电涡流磁推挽激振力和电磁推挽激振力。激振力的方向垂直于试件板面。试件在激振力的作用下产生受迫谐振。
电涡流磁推挽激振的效果主要取决于电涡流场的分布、激振器与功放的阻抗匹配和试件的物理参数等。涡流感应头两磁极间的间隙尺寸A是结构组合的关键，其最佳间隙应在8～40mm之间。
本发明同时具备了如下一些优点1.激振器对试件的大小和形状在与涡流感应头端面平行的方向上没有限制，激振器可置于试件的中心或边缘等任何位置，因而最适用于对无限宽板或周边固持板类试件的激振;
2.可用于一切导电试件(磁性或非磁性材料均可);
3.噪音低(激振器本身噪音＜70dB);
4.频响范围宽(10～10000Hz);
5.激振器结构简单(没有直流磁路)，因而成本低、体积小、重量轻、使用维护方便。
权利要求
1.一种非接触式电涡流磁推挽激振方法，通过电磁作用产生激振力，其特征在于利用交变磁场诱发试件产生感应电涡流并因此形成感应磁场或同时使试件磁化，从而形成电涡流磁推挽激振力和电磁推挽激振力，使得试件振动。
2.一种非接触式电涡流磁推挽激振器，主要部件为铁芯线圈组，其特征在于仅由用以产生交变磁场的涡流感应头和激磁线圈所构成，而不含有任何用以产生直流磁场的构件。
3.如权利要求2所述的激振器，其特征在于涡流感应头的两磁极间的间隙A有一最佳范围，为8～40mm。
全文摘要
电涡流磁推挽激振方法及激振器是新型的非接触式激振。它根据电磁感应理论，利用交变磁场诱发试件产生感应电涡流并因此形成感应磁场或同时使导磁试件磁化，从而形成电涡流磁推挽激振力和电磁推挽激振力，使得试件振动。激振器没有直流磁路，而仅由用以产生交变磁场的涡流感应头和激磁线圈所构成。激振器对试件的大小和形状在与涡流感应头端面平行的方向上没有限制，激振器可置于试件的中心或边缘等任何位置，因而最适用于对无限宽板或周边固持板类试件的激振。
文档编号G01M7/00GK1043642SQ8910536
公开日1990年7月11日 申请日期1989年12月24日 优先权日1989年12月24日
发明者徐志怀 申请人:南京航空学院