[實用新型]一種自變頻調諧質量阻尼器

有效

• 申請號: 201720288125.8
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN206801166U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 施衛星;王梁坤;歐陽郁汀;張全伍;李曉瑋;馬冠男
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本實用新型涉及土木工程技術領域，尤其是涉及一種自變頻調諧質量阻尼器。

背景技術

在當今社會，振動引起的結構安全和舒適度問題日益引起人們的重視。調諧質量阻尼器因為有對原建筑結構改動小、減振效果明顯等優點而被廣泛關注，并在國內外的建筑結構中都有許多應用，如臺北101大廈、上海中心等。

傳統的調諧質量阻尼器具有對頻率調諧敏感的缺點，不僅建筑結構的自身損傷等會影響調諧質量阻尼器的減振效果，其自身的特性，如粘滯阻尼器的退化、彈簧的銹蝕或當建筑結構的某一構件作為調諧質量阻尼器的質量時質量的變化也會影響其控制效果。同時，設計時結構的自振頻率估計值與其實際自振頻率可能存在差異。因此，如何實現調諧質量阻尼器的自適應控制，使其能實時調節自身頻率與結構的頻率相近，以達到良好的減振效果，是一個新的很有意義的研究方向。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種質量可調節、能耗小、結構簡化、無需外部能源、避免摩擦、減震效果好的自變頻調諧質量阻尼器。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種電渦流自變頻調諧質量阻尼器，設置在建筑主結構上，通過調諧頻率實現減振，該阻尼器包括阻尼器本體以及質量調節組件，所述的阻尼器本體包括彈簧、與彈簧上端連接的固定質量塊、與彈簧下端連接的供調節質量塊以及設置在彈簧內部的永磁體棒，所述的永磁體棒上端分別依次穿過固定質量塊和可變質量塊中央的永磁體棒槽道并通過螺母固定，下端伸入到開設于供調節質量塊中心的電磁槽內，并且與設置在電磁槽內的導體板相對感應設置，所述的質量調節組件包括單片機、設置在可變質量塊頂部的第一加速度傳感器、設置在主結構上的第二加速度傳感器以及分別與固定質量塊和供調節質量塊連接的質量驅動單元，所述的第一加速度傳感器、第二加速度傳感器和質量驅動單元分別與單片機通信。

所述的單片機為STC、PIC或ATMEL單片機。

所述的質量調節組件還包括分別與單片機連接的供電電源，所述的供電電源為電池或220V直流電源。

所述的單片機上還設有開關和USB接口。

所述的質量驅動單元包括電磁閥和砂石泵。

一種自變頻調諧質量阻尼器的自變頻方法，包括以下步驟：

1)通過第一加速度傳感器和第二加速度傳感器分別實時獲取阻尼器本體的加速度值s₁(τ)和主結構的加速度值s₂(τ)，并獲取對應的傅里葉頻譜，即：

其中，S_t1(w)為阻尼器本體的傅里葉頻譜，S_t2(w)為主結構的傅里葉頻譜，w為積分變量，τ為瞬時時刻，h(τ-t)為窗函數；

2)在每段設定的時間間隔t內，根據加速度值和傅里葉頻譜獲取阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率w_t2：

3)分別判斷每段時間間隔內的阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率 w_t2的結果是否有效，若有效，記錄對應的計算頻率值并計數，并進行步驟4)，若無效，則舍去，并返回步驟2)；

4)當阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率w_t2的有效結果計數分別達到設定的計數閾值n時，計算可變質量塊中需要調整的質量值Δm；

5)質量驅動單元根據需要調整的質量值Δm，加入或抽出相應的質量，調整可變質量塊的質量，完成阻尼器頻率的調節。

所述的步驟3)中，判斷計算頻率是否有效的方法為：

設定頻率有效閾值w₀和有效范圍(0.8w₀,1.2w₀)，若阻尼器本體的計算頻率w_t1和主結構的計算頻率w_t2值處于有效范圍內，則判定該次計算的計算頻率值有效。

需要調整的質量值Δm計算式為：

Δw＝w₁-w₂

其中，k為剛度值，Δw為頻率差值，w₁、w₂分別為阻尼器本體和主結構的有效計算頻率平均值，w_t1i、w_t2i分別為阻尼器本體和主結構的第i次有效的計算頻率。