[發明專利]一種設備機腳的動態傳遞力的測量方法

有效

• 申請號: 201210239179.7
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102735376A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 李玩幽;張相彬;翁俊;周盼;率志君;王紹軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種振動工程領域的測量方法，具體地說是動態傳遞力的測量方法。

背景技術

振動工程中，設備機腳傳遞到隔振器或基礎上的力是聲學設計的輸入參數及設備振動的評價指標，力的獲取及對其測量技術的研究極為重要。

傳統的傳遞力的測量方法普遍應用壓電式傳感器或應變式力傳感器進行測量。經文獻檢索發現有3篇文獻涉及到設備的傳遞力的測量方法的內容。分別是：華中科技大學原春暉的博士學位論文—《機械設備振動源特性測試方法研究》、《應用聲學》1990年2期刊登的王蜀楚的《利用超聲測量動態力》及《山東工業大學學報》在1984年1期刊登的宋孔杰的《動態力的測量探討》。第一篇文獻中使用傳統的壓電式環形力傳感器的單傳感器法測量法，在設備剛性安裝條件下，一般將一個環形壓電式力傳感器串聯在設備機腳與基礎之間，彈性安裝條件下，一般將一個環形壓電式力傳感器串聯在設備機腳與隔振器之間；實際上，在這種安裝狀態下，設備機腳傳遞到隔振器或基礎上的力是由兩條路徑傳遞的，一條是設備機腳經力傳感器傳遞到隔振器或基礎上，一條由設備機腳傳遞到安裝螺栓再傳遞到隔振器或基礎上，傳感器僅能測量到經其傳遞的力，無法測量經螺栓傳遞的力，一般認為通過螺栓傳遞的力可達合力的10%~30%，傳感器僅能測到70%~90%，測量誤差較大。第二篇文獻中所使用的方法為超聲波測量法，數據處理復雜，且需要復雜的超聲波發生裝置。第三篇文獻中同時提到使用壓電式力傳感器及應變式力傳感器的測量方法，其壓電式傳感器在測量中同樣為單傳感器法測量法，應變式力傳感器測量頻帶小，僅能測低頻，并容易改變系統隔振的阻抗特性，而工程中對高頻段的動態力的測量也有要求，并不希望改變隔振系統的阻抗特性。

發明內容

本發明的目的在于提供可以滿足工程使用的精度、并容易實施的一種設備機腳的動態傳遞力的測量方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種設備機腳的動態傳遞力的測量方法，其特征是：

（1）用螺栓、螺母將設備機腳固定在安裝基礎上，設備機腳和安裝基礎之間安裝第一環形壓電式力傳感器，螺母和設備機腳之間安裝第二環形壓電式力傳感器；

（2）啟動設備，通過第一環形壓電式力傳感器獲取設備機腳直接傳遞到安裝基礎上的力，通過第二環形壓電式力傳感器獲取設備機腳通過螺栓傳遞到基礎上的力；

（3）測量上下兩個傳感器所測力信號間的相位差，則機腳輸出的合力為：

其中F₁為第一環形壓電式力傳感器的測量幅值，F₂為第二環形壓電式力傳感器的測量幅值，為第二環形壓電式力傳感器與第一環形壓電式力傳感器所測信號的相位差，F₃為機腳輸出的合力。

本發明還可以包括：

1、所述的安裝基礎和第一環形壓電式力傳感器之間安裝隔振器，隔振器固定在安裝基礎上，螺栓將設備機腳、隔振器、兩個傳感器固定在一起，第一環形壓電式力傳感器獲得設備機腳直接傳遞到隔振器上的力，第二環形壓電式力傳感器獲得設備機腳通過螺栓傳遞到隔振器上的力。

本發明的優勢在于：本發明的測量精度遠高于目前通用的單傳感器測量法的測量精度。

附圖說明

圖1為設備彈性安裝條件下的原理圖；

圖2為設備剛性安裝條件下的原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1～2，同時使用兩個環形壓電式力傳感器進行測量，將兩個力傳感器分別串聯在設備機腳3兩側，其中機腳上側傳感器1測量設備機腳3通過螺栓2傳遞到基礎6或隔振器5上的力；機腳下層的傳感器4測量設備機腳3直接傳遞到基礎6上或隔振器5上的力；由所測得的兩部分力參考相位進行計算可以得到傳遞到基礎或隔振器上的合力。

如圖1所示的系統中，需要測量由設備傳遞到隔振器5或基礎6上的力，測量中將第一環形壓電式力傳感器4串聯到設備機腳3與隔振器5或基礎6之間，用以測量設備機腳3直接傳遞到基礎6上或隔振器5上的力；將第二環形壓電式力傳感器1串聯到設備機腳3與螺栓螺母2之間，如安裝中使用墊片則安裝在設備機腳3與墊片之間，墊片上為安裝螺母，用以測量設備機腳3通過螺栓2傳遞到基礎6或隔振器5上的力；測量中需測量上下兩個傳感器所測力信號間的相位差，設備機腳3傳遞到基礎上的合力為第一力傳感器的測量值與第二力傳感器的測量值乘以相位差的余弦的差；具體計算過程如下：