[發明專利]一種適用于大振幅和寬頻帶的主被動一體化減隔振裝置

有效

• 申請號: 201610838961.9
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN106286693B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 凌明祥;劉謙;李思忠;黎啟勝;鄭星;曹軍義
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: F16F15/00
• 分類號: F16F15/00;F16F15/02;F16F15/04
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 楊春

技術領域

本發明屬于振動控制領域，尤其涉及一種適用于大振幅和寬頻帶的主被動一體化減隔振裝置。

背景技術

從民用工業到國防領域，很多儀器設備(比如光刻機、機床、儀器儀表、航天系統、武器系統、天文望遠鏡、建筑橋梁、文物等等)對振動環境的要求越來越苛刻，必須對這些儀器設備進行振動隔離或減振處理。在眾多應用領域中，學術界和工業界對精密儀器設備的微振動控制或抑制需求越來越強烈。

減振隔振的應用領域非常寬廣，不同應用領域的隔振技術特點和方法差異較大。概括起來，目前公知的隔振方法主要有三種類型：通過在原結構中增加阻尼材料和彈簧原件的被動隔振；通過控制的方法改變系統阻尼和剛度參數進而實現振動抑制的半主動隔振；通過能量注入和一定的振動控制策略實現振動抑制的主動振動控制。針對精密儀器設備(例如精密光學系統、航天器攝像頭等)的振動抑制，其特點是振動幅值相對較小，頻率范圍寬，低至0.01Hz，而且振動控制精度要求較高，常規的被動隔振技術限于低頻效果差、體積和重量大等不足，很難直接應用于精密儀器設備的減隔振。

目前，常見的主動振動控制中的執行機構一般為壓電驅動器、磁致伸縮驅動器、氣動/液壓驅動器或電磁驅動器等。其中壓電驅動器利用逆壓電效應原理，在壓電晶體上施加交變電場，壓電晶體就會在某一方向上產生交變的機械應變，實現振動輸出，由于其優良的性能，例如：激振原理簡單、輸出力大、分辨力能達到納米量級，成為精密振動控制的很好選擇。但是壓電驅動器的輸出位移很小，一般只有幾十微米，不能直接用于振動幅值較大的場合。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題，針對精密儀器設備的減振致穩，而提供一種適用于大振幅和寬頻帶的主被動一體化減隔振裝置。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種適用于大振幅和寬頻帶的主被動一體化減隔振裝置，包括復合彈性位移放大機構、安裝在所述復合彈性位移放大機構內的壓電陶瓷驅動器、振動控制器、功率放大器和傳感器；

所述復合彈性位移放大機構為六邊形結構，所述復合彈性位移放大機構包括兩條相對且長度相等的短邊和四條長度相等的長邊，所述壓電陶瓷驅動器的兩端分別與所述復合彈性位移放大機構的兩條短邊剛性連接；

所述復合彈性位移放大機構的四條長邊上均設置有阻尼層；

所述復合彈性位移放大機構其中一組相鄰的兩條長邊交點為用于支撐固定被隔振試件的剛性上端部，所述復合彈性位移放大機構另外一組相鄰的兩條長邊交點為剛性下端部；

所述傳感器安裝在所述被隔振試件上，所述傳感器的信號輸出端通過信號線與所述振動控制器的信號輸入端電連接，所述振動控制器的信號輸出端與所述功率放大器的信號輸入端電連接，所述功率放大器的信號輸出端通過壓電陶瓷電源線與所述壓電陶瓷驅動器電連接。

優選地，所述復合彈性位移放大機構的四條長邊在厚度方向上均采用相同的多根柔性臂組成的疊層結構，相鄰兩層所述柔性臂之間設置有所述阻尼層。

優選地，所述壓電陶瓷驅動器為堆疊型壓電陶瓷結構或封裝壓電陶瓷結構。

優選地，所述傳感器為位移傳感器、加速度傳感器或者力傳感器。

優選地，所述阻尼層為橡膠阻尼層或者聚合物阻尼層。

優選地，所述剛性上端部和所述剛性下端部均設置有螺紋孔。

優選地，所述阻尼層采用自由阻尼材料或約束阻尼材料的結構阻尼形式嵌入到所述復合彈性位移放大機構中。

本發明的有益效果在于：

本發明可實現精密儀器設備的較大振幅和寬頻帶的主被動一體化減振，阻尼層嵌入到復合彈性位移放大機構中，與壓電陶瓷驅動器的主動隔振配合，實現寬頻帶振動控制，此外復合彈性位移放大機構還將壓電陶瓷驅動器的輸出位移放大，從而確保了較大振幅的振動輸出，具有推廣使用的價值。

附圖說明

圖1是本發明的結構原理圖；

圖2是本發明所述復合彈性位移放大機構的結構示意圖；

圖中：1-壓電陶瓷驅動器，2-復合彈性位移放大機構，3-阻尼層，4-柔性臂，5-柔性臂，6-螺紋孔，7-剛性上端部，8-剛性下端部，9-壓電陶瓷電源線，10-被隔振試件，11-傳感器，12-信號線，13-振動控制器，14-功率放大器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明：