【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械工程领域，具体了涉及了一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置及方法。
技术介绍
1、超重力离心机运行过程中，离心机本体的振动状态是影响其安全运行的重要因素，机械设备产生不正常振动，将危害生产安全及人员安全。此外，安装机载装置的吊篮位置的振动直接影响到离心机的实验品质，因此需要监测离心机吊篮、转臂等部位的振动情况以保证试验安全高效的开展。随着离心机向更高离心加速度的发展，对振动传感器的要求也日益增加，目前市面上大多数的传感器难以满足高离心工况下振动测试的需求，常存在离心加速度工况下易失效及测量失准的问题。因此，采用合适的振动传感器监测设备振动是否在正常范围，将为工作人员判断设备工作状态提供重要的参考依据。现有技术中缺少一种能适用于高离心加速度情况下的部件振动测试传感器。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置及方法，以解决高离心加速度情况下部件振动状态难以测试的问题，以对设备振动状态的监测提供一种测试方法，本专利技术装置可适用于超重力环境下部件多个方向的振动测试。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一、一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置：
4、包括金属外壳、保持架、绝缘圆筒、线圈、光栅测量单元和端部固定板；所述的金属外壳为前端开口后端封闭的空心柱状结构，金属外壳的外侧壁与待测部件之间固定连接，端部固定板固定安装在金属外壳的前端，保
5、所述的保持架包括外环、内环、限位盖板和线圈隔板；所述的外环和内环均采用前、后两端开口的空心柱状结构，内环同轴设置在外环内部的空腔中，且内环的外侧壁和外环的内侧壁之间不接触，将内环的外侧壁和外环的内侧壁围成的空腔作为保持空腔，线圈隔板位于保持空腔的中部并将保持空腔均匀划分为两个线圈空腔，每个线圈空腔中均安装有一个环状的绝缘圆筒和一个环状的线圈，绝缘圆筒和线圈均与外环同轴，且绝缘圆筒固定连接在线圈和外环的内侧壁之间，两块限位盖板固定安装在外环的前、后两端，用于对光栅测量单元进行限位；保持架的外环与金属外壳的内侧壁固定连接。
6、所述的光栅测量单元包括套筒、磁柱和位移传感器；所述的磁柱可沿着保持架轴向前后移动地设置在内环中部的空腔内，套筒固定套设在磁柱的外周，且套筒与内环的外侧壁之间存在间隙；所述的限位盖板用于限制套筒和磁柱前后移动的行程；
7、所述磁柱周围的线圈外接电源，线圈通电后形成磁场作用于磁柱，线圈产生的磁场力用于抵消磁柱和套筒在超重力环境中所受到的超重力，磁柱带动套筒同步振动，位移传感器安装在端部固定板上，用于测定磁柱在振动下的轴向位移，进而测定待测部件在传感器装置轴向上的的振动加速度。
8、所述的端部固定板上安装有位移传感器，位移传感器沿着保持架的轴向设置，且所述位移传感器位于磁柱中轴线的延长线上。
9、二、一种超重力环境下的部件振动测试方法，包括以下步骤：
10、步骤s1、首先，将传感器装置安装在离心机的待测部件上；
11、步骤s2、然后将启动离心机，同时将线圈与外部电源连通，线圈通电后在磁柱周围形成磁场并作用于磁柱，在离心机的离心加速度提升过程中实时调控线圈产生的磁场大小和方向，使得线圈形成的磁场抵消磁柱在超重力环境中所受到的超重力，当离心机的离心加速度达到预设的离心加速度值ng并持续预设时间后，保持线圈产生的磁场稳定；
12、步骤s3、振动测试过程中，磁柱以及套筒在待测部件的振动下同步振动，接着利用位移传感器测定磁柱的位移，进而获得待测部件的振动加速度。
13、所述步骤s3中利用位移传感器测定磁柱的位移，进而获得待测部件的振动加速度具体方式为：
14、所述位移传感器安装在端部固定板上且位于磁柱中轴线的延长线上，当磁柱带动套筒振动时，位移传感器测定磁柱在自身轴向上的位移，进而获取待测部件在传感器装置轴向上的振动加速度。
15、所述步骤s2中，当离心机的离心加速度达到预设的离心加速度值ng并稳定后，线圈产生的磁场力大小等效于磁柱和光栅标尺在超重力环境中所受到的超重力合力。
16、在待测部件所受离心加速度增加的过程中，通过控制两个线圈的工作电流可产生磁场抵抗n-s磁柱受到的离心力方向的重力；当达到稳定离心加速度之后，在部件的振动情况下，n-s磁柱在保持架内部振动，光栅标尺随n-s磁柱运动，光栅读头对光栅标尺的位移信号进行采集以获得n-s磁柱在保持架内的运动情况，最终通过标定获得与所传感器装置连接的待测部件的振动加速度。此外，通过在轴向增加位移传感器结构监测n-s磁柱的运动也可以获得部件的振动数据。
17、本专利技术通过线圈的电流控制可满足不同离心加速度下离心方向及非离心方向的振动测试需求，采用光栅位移传感器可测出在测定离心加速度工况下的部件振动情况。
18、本专利技术的有益效果为：
19、1、本专利技术通过设置线圈，利用线圈产生的磁场抵消磁柱受到的离心力方向的重力，以避免传感器装置在超重力离心机运行过程易失效及测量失准的问题，可以精准测量振动传感器监测设备振动是否在正常范围内。
20、2、本专利技术具有结构简单、加工制作方便，制作成本低、方便操作的优点，采用电磁感应原理，通过主动控制的方式可满足振动传感器在不同离心超重力环境下对部件的振动测试的需求，同时可适用于超重力环境下部件不同方向的振动测试。
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1.一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置，其特征在于：所述的保持架(2)包括外环(2-1)、内环(2-2)、限位盖板(7)和线圈隔板；
3.根据权利要求2所述的一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置，其特征在于：所述的光栅测量单元包括套筒(9)、磁柱(10)和位移传感器(12)；所述的磁柱(10)可沿着保持架(2)轴向前后移动地设置在内环(2-2)中部的空腔内，套筒(9)固定套设在磁柱(10)的外周，且套筒(9)与内环(2-2)的外侧壁之间存在间隙；所述的限位盖板(7)用于限制套筒(9)和磁柱(10)前后移动的行程；
4.根据权利要求1所述的一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置，其特征在于：所述的端部固定板(11)上安装有位移传感器(12)，位移传感器(12)沿着保持架(2)的轴向设置，且所述位移传感器(12)位于磁柱(10)中轴线的延长线上。
5.一种应用于权利要求1-4任一所述装置的超重力环境下的部件振动测试方法，其特征在于
6.根据权利要求5所述的一种超重力环境下的部件振动测试方法，其特征在于：所述步骤S3中利用位移传感器(12)测定磁柱(10)的位移，进而获得待测部件的振动加速度具体方式为：
7.根据权利要求5所述的一种超重力环境下的部件振动测试方法，其特征在于：所述步骤S2中，当离心机的离心加速度达到预设的离心加速度值Ng并稳定后，线圈(5)产生的磁场力大小等效于磁柱(10)和光栅标尺(9)在超重力环境中所受到的超重力合力。
...【技术特征摘要】
1.一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置，其特征在于：所述的保持架(2)包括外环(2-1)、内环(2-2)、限位盖板(7)和线圈隔板；
3.根据权利要求2所述的一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装置，其特征在于：所述的光栅测量单元包括套筒(9)、磁柱(10)和位移传感器(12)；所述的磁柱(10)可沿着保持架(2)轴向前后移动地设置在内环(2-2)中部的空腔内，套筒(9)固定套设在磁柱(10)的外周，且套筒(9)与内环(2-2)的外侧壁之间存在间隙；所述的限位盖板(7)用于限制套筒(9)和磁柱(10)前后移动的行程；
4.根据权利要求1所述的一种用于超重力环境下部件振动测试的传感器装...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱冰静，洪帅，雷勇，郑克洪，付浩然，闫子壮，刘代峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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