[發(fā)明專利]一種自動(dòng)追蹤固頻的振動(dòng)激勵(lì)方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310488305.7
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN103506299A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾國英;趙登峰;宋丹路
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B06B1/04
• 分類號(hào): B06B1/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用自激共振原理，使振動(dòng)裝置自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)固有頻率，使裝置始終工作在共振狀態(tài)。以達(dá)到提高振動(dòng)幅度，減少能源消耗目的，適用于加工制造及其他行業(yè)的振動(dòng)利用。

背景技術(shù)

振動(dòng)裝置在各行各業(yè)中擁有廣泛的用途，例如，振動(dòng)給料機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、振動(dòng)光飾等。在振動(dòng)利用工程中，如何在有限輸入能量情況下產(chǎn)生盡可能大的振動(dòng)幅度，對于提高振動(dòng)裝置效率具有重要意義。

目前大多振動(dòng)裝置采用振動(dòng)電機(jī)激勵(lì)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，一般都處于非共振狀態(tài)，所需的激勵(lì)力較大，降低了振動(dòng)裝置的工作效率，增加了能耗。當(dāng)系統(tǒng)工作在共振狀態(tài)時(shí)，較小的激勵(lì)即可產(chǎn)生較大的振動(dòng)，然而在振動(dòng)裝置工作過程中，固有頻率常常會(huì)隨著工作狀態(tài)的變化而改變，因此如何跟蹤系統(tǒng)固有頻率，使振動(dòng)裝置始終工作在共振狀態(tài)是提高振動(dòng)裝置工作效率的關(guān)鍵。

目前的振動(dòng)激勵(lì)方法大多是需要外部信號(hào)源產(chǎn)生輸入信號(hào)，正常情況下激振器按信號(hào)源所產(chǎn)生的信號(hào)頻率振動(dòng)，與激勵(lì)對象無關(guān)，振動(dòng)設(shè)備按信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)頻率振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)追蹤固頻的振動(dòng)激勵(lì)方法與裝置，利用正反饋?zhàn)约ふ駝?dòng)原理工作，不需要獨(dú)立的信號(hào)源，能實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)固有頻率，并保持振動(dòng)強(qiáng)度穩(wěn)定的振動(dòng)激勵(lì)方法與裝置，使振動(dòng)裝置能隨工作狀態(tài)發(fā)生變化而始終工作在共振狀態(tài)，振動(dòng)幅度可調(diào)，調(diào)整方便，能耗低，對環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種自動(dòng)追蹤固頻的振動(dòng)裝置，包括振動(dòng)臺(tái)和安裝在振動(dòng)臺(tái)上的振動(dòng)傳感器、通過連桿與振動(dòng)臺(tái)連接的電磁激振器、連接在電磁激振器與振動(dòng)傳感器之間的振動(dòng)控制器，所述振動(dòng)控制器包括信號(hào)轉(zhuǎn)換器和限幅放大器。

在上述技術(shù)方案中，所述振動(dòng)傳感器在振動(dòng)臺(tái)上的安裝位置可隨意調(diào)節(jié)。

在上述技術(shù)方案中，所述連桿采用彈性材料制作，與振動(dòng)裝置的連接采用萬向活接結(jié)構(gòu)。

在上述技術(shù)方案中，所述激勵(lì)方法包括以下工作步驟：

步驟一：初始化系統(tǒng)，裝置中的各個(gè)部分處于工作狀態(tài)；

步驟二：振動(dòng)傳感器采集振動(dòng)裝置的振動(dòng)信號(hào)，當(dāng)振動(dòng)傳感器采集到信號(hào)，通過電纜將信號(hào)傳輸至振動(dòng)控制器中的信號(hào)轉(zhuǎn)換器中；

步驟三：信號(hào)轉(zhuǎn)換器將接受到信號(hào)中的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并轉(zhuǎn)換為振動(dòng)速度信號(hào)，振動(dòng)速度信號(hào)經(jīng)限幅放大器將信號(hào)放大倍數(shù)調(diào)節(jié)到能夠產(chǎn)生自激振動(dòng)的數(shù)值，并通過電纜傳輸?shù)诫姶偶ふ衿鳎?/p>

步驟四：電磁激振器接受到輸入的振動(dòng)速度信號(hào)，電磁激振器產(chǎn)生振動(dòng)，電磁激振器輸出端通過連桿帶動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)；

步驟五：振動(dòng)裝置重復(fù)按步驟二、步驟三、步驟四工作，隨著自激振動(dòng)的產(chǎn)生，振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)頻率趨向于系統(tǒng)固有頻率，產(chǎn)生的振動(dòng)幅度也越來越大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定信號(hào)幅值時(shí)，振動(dòng)控制器中限幅放大器的振動(dòng)抑制環(huán)節(jié)工作，振動(dòng)幅度穩(wěn)定在設(shè)定幅值，最終裝置以穩(wěn)定的振動(dòng)幅度在系統(tǒng)固有頻率處振動(dòng)。

在上述技術(shù)方案中，通過改變振動(dòng)傳感器的安裝位置調(diào)節(jié)振動(dòng)臺(tái)工作的固有頻率。

在本發(fā)明中，振動(dòng)傳感器安裝于振動(dòng)臺(tái)上拾取振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)，振動(dòng)傳感器可以是振動(dòng)位移傳感器、振動(dòng)加速度傳感器、振動(dòng)速度傳感器中的一種，振動(dòng)傳感器所拾取的振動(dòng)信號(hào)通過信號(hào)電纜輸入到信號(hào)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器將不同類型振動(dòng)傳感器所拾取的的振動(dòng)信號(hào)通過不同運(yùn)算方式轉(zhuǎn)換為振動(dòng)速度信號(hào)，轉(zhuǎn)換方式依據(jù)振動(dòng)傳感器類型而定，當(dāng)傳感器拾取的信號(hào)為振動(dòng)加速度信號(hào)時(shí)，振動(dòng)控制器將振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行積分轉(zhuǎn)換為振動(dòng)速度信號(hào)，當(dāng)傳感器拾取信號(hào)為振動(dòng)位移信號(hào)時(shí)，振動(dòng)控制器將該振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行微分變?yōu)樗俣刃盘?hào)，如傳感器拾取信號(hào)為速度信號(hào)，則無需轉(zhuǎn)換。

轉(zhuǎn)換后的振動(dòng)速度信號(hào)送入振動(dòng)控制器中的限幅放大器，限幅放大器有兩種功能：一是保證裝置能可靠的產(chǎn)生自激振動(dòng)，第二是保證裝置能穩(wěn)定的振動(dòng)。限幅放大器由兩部分組成，一是由功率放大環(huán)節(jié)組成的正反饋，完成輸入振動(dòng)速度信號(hào)的放大，以使該振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)能自行振蕩。該部分具有增益可調(diào)的信號(hào)放大功能，調(diào)節(jié)放大器增益使裝置接通電源后系統(tǒng)能自行振動(dòng)，隨著自激振動(dòng)的產(chǎn)生，振動(dòng)最終趨向于系統(tǒng)固有頻率處振動(dòng)，而具體以哪一階固有頻率振動(dòng)則與振動(dòng)傳感器的位置有關(guān)。第二部分由穩(wěn)幅環(huán)節(jié)構(gòu)成的負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅值穩(wěn)定，隨著自激振動(dòng)的產(chǎn)生，振動(dòng)會(huì)越來越大，振動(dòng)的波形也會(huì)產(chǎn)生失真，因此需要使振幅大到一定程度后就不再增大而穩(wěn)定下來。該部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)振動(dòng)幅度抑制方式。

振動(dòng)控制器輸出的信號(hào)通過放大與幅值抑制的振動(dòng)速度信號(hào)輸入激振器，激振器振動(dòng)輸出端與振動(dòng)臺(tái)相連，激振器的振動(dòng)通過連桿使振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)，連桿材料要求采用彈簧鋼等彈性材料制作，與振動(dòng)臺(tái)的連接采用萬向活接結(jié)構(gòu)。