一种基于力电类比的被动型高通隔振装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于力电类比的被动型高通隔振装置。该装置由阻尼器和惯容器等部件组成，包括一个惯容器和与其相连的阻尼器；所述惯容器的一端连接振源，所述惯容器的另一端连接被隔振体并与阻尼器相连。本发明专利技术从力学

【技术实现步骤摘要】
一种基于力电类比的被动型高通隔振装置


[0001]本专利技术属于振动隔离领域，尤其涉及一种基于力电类比的被动型高通隔振装置。

技术介绍

[0002]振动在线实时监测在工业生产中具有至关重要的意义。实时监测的核心在于快速精准地捕获振动信号，这有赖于高精度振动传感器件。各类振动传感器件有效工作频段各异，其中一大类(如光纤传感)在高频段性能卓著，但也极易受到低频信号干扰。这就提出了尽可能隔离低频振动信号，同时完全保留高频振动信号的要求。这一要求与通常意义上的隔振设计相悖，因此，亟需一种隔振设计方案，以尽可能隔离低频振动信号，同时完全保留高频振动信号。

技术实现思路

[0003]针对现有技术不足，本专利技术提供了一种基于力电类比的被动型高通隔振装置。
[0004]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：本专利技术提出了一种基于力电类比的被动型高通隔振装置，包括一个惯容器和与其相连的阻尼器；所述惯容器的一端连接振源，所述惯容器的另一端连接被隔振体并与阻尼器相连；所述高通隔振装置满足如下幅频响应特性：
[0005][0006]式中，c为粘性阻尼系数，b为惯容量，ω为振源的振动频率。
[0007]进一步地，所述阻尼器的另一端固定于不动地面上。
[0008]进一步地，所述惯容器为齿轮
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齿条式惯容器或滚珠
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丝杠式惯容器。
[0009]进一步地，所述阻尼器为气动式阻尼器或液体阻尼器。
[0010]进一步地，所述惯容器的一端连接振源具体为：所述惯容器置于振动环境中或者所述惯容器与振动设备连接。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：提出的一种基于力电类比的被动型高通隔振装置能够尽可能隔离低频振动信号，同时完全保留高频振动信号；本专利技术提供的高通隔振装置具有结构简单、可靠性高、成本低廉、性能可设计等优点。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本专利技术提出的基于力电类比的被动型高通隔振装置的示意图；
[0014]图2为本专利技术装置的应用示意图；
[0015]图中，1
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输入点位置；2
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齿轮
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齿条式惯容器；3
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输出点位置；4
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气动型阻尼器；5
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平台；6
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光纤；7
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外部激励；8
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高通隔振器。
具体实施方式
[0016]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有说明，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0017]下面结合附图，对本专利技术进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
[0018]如图1所示，本专利技术提供了一种基于力电类比的被动型高通隔振装置，具体来说，该高通隔振装置为一种截止低频振动信号，通过高频振动信号的被动型振动隔离装置。
[0019]本专利技术源于工业生产的实际需求，设计了一种由惯容器和阻尼器通过串联方式连接的被动型高通隔振装置。本专利技术提出的隔离装置包括一个惯容器(齿轮
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齿条式惯容器2或滚珠
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丝杠式惯容)和一个阻尼器(气动型阻尼器4或液体阻尼器)。本专利技术所针对的工业背景为光纤传感器的减振设计，故载荷较小，采用齿轮
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齿条式惯容器，有利于减小结构体积和重量，降低结构复杂度，便于制造和应用。齿轮齿条的齿数和飞轮的半径比等设计参数需根据工程需要并参考幅频特性来选择。本专利技术也可采用滚珠
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丝杠式惯容，因其同样具有较少的元件和较小的体积与重量。其他类型的惯容，例如，扭转式惯容器由于具有更复杂的扭转机构，不宜用于此专利技术。流体类惯容器也因需要更复杂的流体管道结构而不便用于本专利技术。本专利技术所使用的阻尼器宜选择气体阻尼器或液体阻尼器，它们结构简单，可根据工程需要设计定制不同尺寸。电磁阻尼器一般体积较大，结构复杂，不适用于本专利技术。
[0020]系统的幅频特性描述为：
[0021][0022]式中，c为粘性阻尼系数，b为惯容量，ω为振源激励频率。据此公式，可根据实际工程需求预先设计阻尼和惯容参数。
[0023]具体推导为，设输入点1的竖向速度为v1，输出点3的竖向速度为v2，则根据力的平衡及惯容和阻尼的特性可知：
[0024][0025]即
[0026][0027]假设输入v1的形式为v1＝Asin(ωt)+Bcos(ωt)，则有
[0028][0029]输出v2的形式为v2＝Csin(ωt)+Dcos(ωt)，类似有
[0030][0031]将上式带入式(2)可解得：
[0032][0033]其中由此可得该系统的幅频响应为
[0034][0035]本专利技术装置的原理具体为：力学
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电学类比，顾名思义，即在力学和电学两门学科间建立类比关系，从而可借用电学既有成果指导力学设计，或者反之。在力电类比中，电流对应力，电压对应速度，电容对应惯容，电阻对应于阻尼，电感对应弹簧。据此，电学基本方程式和力学基本方程式建立了一一对应关系。注意，质量未作为基本元件出现在力电类比中，这是因为力学中的质量概念仅有一个端口，这与电学中所有元件都具有双端口相悖。惯容概念就是基于这一考虑提出的，它是两端口元件，作用于两端的力正比于两端口加速度之差，比例系数即为“惯容量”，与质量同量纲。
[0036]在既有的电学理论中，通过将电容和电阻串联，合理接地并设置输入
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输出端，可构成高通和低通滤波电路。前者滤除低频信号而后者滤除高频信号。本专利技术构建电学高通滤波电路的力学对应物，即高通隔振装置。将电容替换为惯容，电阻替换为阻尼，并串联之。
[0037]如图2所示，实际应用时，本专利技术提供的基于力电类比的被动型高通隔振装置安装在测试平台上，该测试平台即作为不动面，高通隔振装置上设有被测光纤，高通隔振装置的上端设置有外部激励作为振源。通过高通隔振装置使得光纤传感在工作状态时，尽可能隔离低频振动信号，同时完全保留高频振动信号。
[0038]综上所述，本专利技术提供的高通隔振装置具有结构简单、可靠性高、成本低廉、性能可设计等优点。
[0039]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于力电类比的被动型高通隔振装置，其特征在于，包括一个惯容器和与其相连的阻尼器；所述惯容器的一端连接振源，所述惯容器的另一端连接被隔振体并与阻尼器相连；所述高通隔振装置满足如下幅频响应特性：式中，c为粘性阻尼系数，b为惯容量，ω为振源的振动频率。2.根据权利要求1所述的基于力电类比的被动型高通隔振装置，其特征在于，所述阻尼器的另一端固定于不动地面上。3.根据权利要求1所述的基于力电类比的被动型高通隔振装置，其特征在于，所述惯容器为齿轮
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齿条式惯容器或滚珠
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【专利技术属性】
技术研发人员：李春江，王永，李鋆胤，徐正昊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：