专利名称：小型伺服振动台系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及振动计量设备，它为低频或超低频拾振器提供了一种便于携带，价格低廉、性能优良、使用方便的标定设备。
对于超低频拾振器的标定，已有相应的设备－－工程力学研究所的“超低频振动标准装置”，但体积庞大，价格昂贵(约七十万元)，本实用新型在方法和结构形式上都有了较大改变，在理论上参考了工程力学所的文章“DCJ型伺服式加速度计”。
本实用新型的目的是设计一种新型的小型伺服振动台系统，解决过去没有解决的在小型电磁振动台上实现超低频拾振器的标定问题，方便实用，准确可靠，携带方便，价格低廉，便于野外现场使用。
本实用新型的任务是以如下方式实现的，由小型水平向振动台、小型垂直向振动台和伺服测量装置组成该系统。在小型水平向振动台和小型垂直向振动台上各装有一个相对速度计、并将该速度计与集信号发生器、伺服放大器、功率放大器、多路峰值电压测量为一体(装入与之相匹配的小塑料壳体内)的一个伺服测量装置相连接，并反馈到激振头的动圈，形成能标定超低频拾振器的小型伺服振动台系统。所说的水平振动台的相对速度计是装在激振头和水平台面的中心轴线上，其动圈安装在水平台面的一端，磁路安装在振动台底座上，形成相对速度计。所说的垂直振动台的相对速度计是安装在激振头和连杆的轴线上，动圈固定在与台面连接的横杆上，磁路安装在与底座连为一体的上横梁上，形成相对速度计。小型垂直向振动台上有两组四片往复式导向簧片固定在与底座连成一体的竖梁和连杆上，有两个竖向调节弹簧挂在上横梁和横杆上。
其任务还在于将有源伺服反馈技术应用于小型振动台中，将相对速度计的动圈接入伺服放大器的输入端，将激振头的动圈接入功效放大器的输出端，形成伺服振动台，另外将相对速度计的输出电压信号取出，经阻抗变换后作为台面的标准速度电压，经过一次积分后作为台面的标准位移电压。
该系统的工作原理是由相对速度计的动圈(5)或(16)与伺服放大器(19)输入端相连，激振头动圈(3)或(10)与功率放大器(20)的输出端相连，形成伺服振动台。由信号发生器(18)产生0.1－100Hz的正弦电压信号经伺服放大器(19)、功率放大器(20)推动振动台。阻抗变换器(21)和积分器(22)的输入信号均取自于相对速度计的输出电压，分别输出正比于台面速度(X)和台面位移(X)的电压信号，来作为该系统的标准速度和标准位移电压。峰值电压测量(23)可以分别测量标准速度和标准位移信号电压和振动台面(7)或(11)上被标拾振器的输出电压。
当接通系统电源，增大伺服放大器的增益时，系统形成了大阻尼比系统，原理如附图4所示，其阻尼比为D＝ (G1G2K)/(2M1n1R) ＞＞1式中G1、G2分别为相对速度计和激振头部分的机电耦合系数，M1、n1＝2πf1及R分别为运动部分的质量，机械自振频率和回路电阻。K＝Rf／R1为伺服放大器的放大倍数。
振动台低频下限为j下＝
因此振动台低频下限可用伺服放大器的放大倍数来方便的调整。
当信号发生器输出电压，推动振动台运动后，相对速度计的输出信号经阻抗变换器和积分器，以提供小振动台台面的标准速度和标准位移信号，与被标拾振器的输出电压均送给峰值电压测量，即可求出被标拾振器的灵敏度和幅频特性。
本实用新型的优点是小型便于携带，可现场实用、价格低廉、性能优良、可靠、使用方便。由于本系统采用了伺服反馈、往复式导向簧片和竖向调整弹簧及集成功放等技术措施，扩展了低频特性，改善了系统的特性和失真度，克服了台面易扭转、摇摆等不稳定缺点，缩小了体积，提高了系统稳定度和可靠性。
图1为水平向振动台简图，包括底座(1)，激振头磁路(2)，激振头动圈(3)，相对速度计磁路(4)，相对速度计动圈(5)，簧片(6)，台面(7)。磁路(2)和动圈(3)构成激振头。磁路(4)和动圈(5)形成相对速度计。
图2为垂直向振动台简图，包括底座(8)，激振头磁路(9)，激振头动圈(10)，台面(11)，往复式簧片(12)，连接杆(13)，竖向调整弹簧(14)，相对速度计磁路(15)，相对速度计动圈(16)，横杆(17)。磁路(9)和动圈(10)形成激振头。磁路(15)和动圈(16)形成相对速度计。
图3为本系统的伺服测量装置的电气原理方框图，包括信号发生器(18)，伺服放大器(19)，集成功率放大器(20)，阻抗变换器(21)，积分器(22)，峰值电压测量(23)，振动台面(7)或(11)，相对速度计动圈(5)或(16)，激振头动圈(3)或(10)。
图4为形成大阻尼比系统的伺服放大器原理图，包括相对速度计的机电耦合系数G1，激振头部分的机电耦合系数G2，与伺服放大器放大倍数有关的电阻R1、Rf和输出回路总电阻R。
权利要求1.一种小型伺服振动台系统，它包括小型水平向振动台、小型垂直向振动台和伺服测量装置组成，其特征在于在小型水平向振动台和小型垂直向振动台上各装有一个相对速度计，该速度计与装在小塑料壳体内的集信号发生器、伺服放大器、功率放大器、多路峰值电压测量为一体的伺服测量装置相连接并反馈到激振头的动圈，形成能标定超低频拾振器的小型伺服振动台系统。
2.如权利1所述的系统，其特征在于所说的小型水平振动台的相动速度计是安装在激振头和水平台面的中心轴线上。其动圈安装在水平台面的一端，磁路装在振动台底座上，形成相对速度计。
3.如权利1所速的系统，其特征在于小型垂直振动台的相对速度计是设置在振动台激振头和连杆的轴线上，动圈固定在与台面连接的横杆上，磁路安装在与底座连为一体的上横梁上，形成相对速度计。
4.如权利1、3所述的系统，其特征在于所述的小型垂直振动台有两组四片往复式导向簧片固定在与底座连成一体的竖梁和连杆上，有两个竖向调节弹簧挂在上横梁和横杆上。
5.如权利要求1、2、3所述的系统，其特征在于所说的相对速度计的动圈接入伺服放大器的输入端，将激振头的动圈接入功率放大器的输出端，形成伺服式振动台。
6.如权利要求1、2、3所述的系统，其特征在于相对速度计的输出电压信号经过阻抗变换器作为台面的标准速度电压，经过一次积分后作为台面的标准位移电压。
专利摘要本系统为标定低频振动传感器之用，本系统包括水平向伺服振动台、垂直向振动台和伺服测量系统，水平向和垂直向小型振动台均装有一个相对速度计，垂直向振动台装有往复式导向簧片和竖向调节弹簧。伺服测量系统集信号发生器、功率放大器、伺服反馈、多路信号电压测量为一体，降低了开支，提高了效率。本系统将有源伺服技术应用于便携式振动台中，大大扩展了振动台的低频特性，提高了便携式振动台的稳定性和改善了失真度。
文档编号G01H1/00GK2150539SQ92243429
公开日1993年12月22日 申请日期1992年11月24日 优先权日1992年11月24日
发明者黄振平, 杨学山 申请人:国家地震局工程力学研究所, 黄浩华