无源伺服大阻尼地震转动加速度计制造技术

技术编号:14350499 阅读:126 留言:0更新日期:2017-01-04 23:06
本发明专利技术提供了一种无源伺服大阻尼地震转动加速度计,属于地震测量装置领域,包括底板、轮辐式质量弹簧装置、两个摆式无源伺服大阻尼动圈换能器以及电路板;摆式无源伺服大阻尼动圈换能器包括摆架、动圈组件以及磁路系统;两摆架的一端对称安装在轮辐式质量弹簧装置的质量环的两侧,动圈组件安装在摆架的另一端,动圈组件伸入磁路系统的磁缝隙中;电路板包括两个无源伺服大阻尼动圈换能电路、两个角加速度调理电路以及合成电路;换能器与换能电路输入端连接,换能电路的输出端与角加速度调理电路的输入端电连接,两个角加速度调理电路的输出端连接合成电路;合成电路用于消除非转动分量,合成转动分量,输出与地震转动加速度成正比的电压信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加速度计领域,尤其涉及一种无源伺服大阻尼地震转动加速度计
技术介绍
通常强震观测使用的是三分向平动加速度计,实际上地震时刚体在一点的完整运动特性是六自由度震动,即包括三个平动和三个转动,尤其是近场地震动,转动分量更加明显。目前在多次大地震中均发现转动破坏的现象。大量研究也发现在结构地震反应中,转动分量在结构构件中可以产生很大的剪力和弯矩,然而由于缺乏转动分量记录等原因,许多国家在结构的抗震设计中都未考虑转动作用。为解决上述问题,申请在先申请了名称为“一种地震转动加速度计”,申请号为“CN201320066963.2”的专利技术专利,在该专利技术专利中,地震转动加速度计包括密封外壳、底板,密封外壳内部设有轮辐式质量弹簧装置、两组对称反向安装的摆式差动电容换能器、两组动圈式阻尼器和电路板;轮辐式质量弹簧装置包括中轴、质量分布均匀的质量环、内环,位于两组摆式差动电容换能器中间,通过中轴下端与底板相连,通过质量环与两个摆座连接,质量环与内环通过2-8个参数相同、对称安装的弹簧片连接,内环固定安装在中轴上端;两组摆式差动电容换能器分别包括外动极板、内动极板和固定极板,外动极板、内动极板与摆架一端连接,摆架的另一端与摆座相连;两组动圈式阻尼器分别包括动圈、轭铁、磁钢、定位套和磁路后盖,通过轭铁下端按对称反向安装在磁路座上,磁路座固定在底板上,轭铁的前端通过套管与摆式差动电容换能器的固定极板相连,动圈上端分别与外动极板、内动极板、摆架相连,下部伸入到由圆柱形极靴的外侧和轭铁上部内侧形成的磁缝隙中,电路板包括两个电容电压变换电路、两个调理电路、合成电路、两个阻尼调节电路;每组摆式差动电容换能器的外动极板、内动极板和固定极板分别与一个电容电压变换电路输入端连接,电容电压变换电路的输出端接调理电路的输入端,两个调理电路的输出端连接合成电路,合成电路用于把平动分量消除,把转动分量合成后输出与地震转动加速度成正比的电压信号,每组动圈式阻尼器中的动圈对应一个阻尼调节电路,并相互连接,提供加速度计所需要的阻尼比。在该技术方案中,利用电容电压变换电路、调理电路、合成电路消除了地震平动加速度,实现了地震转动加速度的测量,监测精度高,可靠性好;适用范围广,可广泛用于地震转动加速度的观测和土木工程结构的转动测量。但是,上述地震转动加速度计存在电路复杂,调整较困难等缺点,目前国内外尚无无源伺服大阻尼地震转动加速度计的产品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构紧凑、设计合理、电路简单和可测量地震转动加速度的地震转动加速度计。本专利技术提供一种无源伺服大阻尼地震转动加速度计,包括:底板,所述底板安装固定在观测点;轮辐式质量弹簧装置,所述轮辐式质量弹簧装置包括中轴、质量分布均匀的质量环、多个弹簧片以及内环;所述中轴的底端与底板连接,所述内环安装在中轴的顶端,所述质量环通过多个参数相同、对称安装的弹簧片与内环连接;两个摆式无源伺服大阻尼动圈换能器,所述摆式无源伺服大阻尼动圈换能器包括摆架、动圈组件以及磁路系统;两摆架的一端对称安装在质量环的两侧,所述动圈组件安装在摆架的另一端;所述磁路系统上设有磁缝隙,所述动圈组件包括工作线圈,所述工作线圈伸入磁缝隙中且可在磁缝隙中运动;电路板,所述电路板包括两个无源伺服大阻尼动圈换能电路、两个角加速度调理电路以及合成电路;每个摆式无源伺服大阻尼动圈换能器分别与一个无源伺服大阻尼动圈换能电路输入端连接,所述无源伺服大阻尼动圈换能电路的输出端与所述角加速度调理电路的输入端电连接,两个角加速度调理电路的输出端连接合成电路;所述合成电路用于消除非转动分量,合成转动分量,输出与地震转动加速度成正比的电压信号;所述无源伺服大阻尼动圈换能电路包括工作线圈的等效内阻以及大阻尼调节电阻;所述工作线圈的一端通过等效电阻后与大阻尼调节电阻的上端相连,所述工作线圈的另一端与大阻尼调节电阻的下端相连。进一步地,所述磁路系统包括磁路座、轭铁以及衔铁;所述磁路座安装在底板上,所述轭铁下端按对称反向安装在磁路座上,所述轭铁上端设有安装腔;所述衔铁安装固定在安装腔内,所述衔铁的外侧和安装腔内侧形成磁缝隙。进一步地,所述磁路系统还包括磁钢、定位套和磁路后盖;所述的定位套套接在轭铁内部,所述轭铁后端设有磁路后盖,定位套内部、极靴后端套接有磁钢。进一步地,所述动圈组件还包括线圈架,所述摆架上设有线圈架安装位,所述线圈架固定在所述线圈架安装位上,所述工作线圈缠绕固定在线圈架上。进一步地,所述动圈组件还包括自校准线圈,所述自校准线圈缠绕固定在线圈架上;所述电路板还包括与自校准线圈一一对应的用于地震现场的在线校准的自校准电路,所述自校准电路与自校准线圈电连接。进一步地,该无源伺服大阻尼地震转动加速度计还包括密封外壳,所述密封外壳与底板固定连接,所述轮辐式质量弹簧装置、摆式无源伺服大阻尼动圈换能器以及电路板均安装在密封外壳内部。进一步地,所述密封外壳顶部设有把手。进一步地,所述底板上设有输出插座,所述输出插座与电路板的合成电路以及自校准电路连接。进一步地,所述摆式无源伺服大阻尼动圈换能器还包括摆座,两摆座分别固定在质量环的两侧,且两摆座的连线通过质量环的圆心;所述摆架的一端与摆座固定连接,且两摆架位于同一平面内,两磁路系统分别位于该平面的左右两侧。进一步地,所述的内环通过固定螺丝与中轴的上端固定连接。相较于现有技术,本专利技术提供的无源伺服大阻尼地震转动加速度计,具有以下优点:1、结构紧凑、设计合理,电路简单,在一个密封腔内内实现了基于轮辐式质量弹簧式双摆无源伺服大阻尼动圈换能;2、利用无源伺服变换电路、角加速度调理电路、合成电路实现了地震转动加速度的测量,低频特性好;3、适用范围广,可广泛用于地震转动加速度的观测和土木工程结构的转动加速度的测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供无源伺服大阻尼地震转动加速度计的立体结构图;图2为本专利技术提供无源伺服大阻尼地震转动加速度计的主视图;图3为本专利技术提供无源伺服大阻尼地震转动加速度计的俯视图;图4为本专利技术提供无源伺服大阻尼地震转动加速度计的电器原理图;图5为本专利技术提供无源伺服大阻尼地震转动加速度计的数学模型图。附图标记:1-中轴;2-质量环;3-内环;4-弹簧片;5-固定螺丝;6-摆座;7-摆架;8-磁路座;9-磁路后盖;10-轭铁;11-支脚;12-底板;13-动圈组件;14-衔铁;15-磁钢;16-定位套;17-密封外壳;18-把手;19-电路板;20-输出插座;21-无源伺服大阻尼动圈换能电路;22-角速度角加速度调理电路;23-合成电路;24-自校准电路;25-支撑套管;26-摆式无源伺服大阻尼动圈换能器;27-轮辐式质量弹簧装置;28-磁路系统;29-自校准器。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造本文档来自技高网
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无源伺服大阻尼地震转动加速度计

【技术保护点】
一种无源伺服大阻尼地震转动加速度计,其特征在于,包括:底板,所述底板安装固定在观测点;轮辐式质量弹簧装置,所述轮辐式质量弹簧装置包括中轴、质量分布均匀的质量环、多个弹簧片以及内环;所述中轴的底端与底板连接,所述内环安装在中轴的顶端,所述质量环通过多个参数相同、对称安装的弹簧片与内环连接;两个摆式无源伺服大阻尼动圈换能器,所述摆式无源伺服大阻尼动圈换能器包括摆架、动圈组件以及磁路系统;两摆架的一端对称安装在质量环的两侧,所述动圈组件安装在摆架的另一端;所述磁路系统上设有磁缝隙,所述动圈组件包括工作线圈,所述工作线圈伸入磁缝隙中且可在磁缝隙中运动;电路板,所述电路板包括两个无源伺服大阻尼动圈换能电路、两个角加速度调理电路以及合成电路;每个摆式无源伺服大阻尼动圈换能器分别与一个无源伺服大阻尼动圈换能电路输入端连接,所述无源伺服大阻尼动圈换能电路的输出端与所述角加速度调理电路的输入端电连接,两个角加速度调理电路的输出端连接合成电路;所述合成电路用于消除非转动分量,合成转动分量,输出与地震转动加速度成正比的电压信号;所述无源伺服大阻尼动圈换能电路包括工作线圈的等效内阻以及大阻尼调节电阻;所述工作线圈的一端通过等效电阻后与大阻尼调节电阻的上端相连,所述工作线圈的另一端与大阻尼调节电阻的下端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种无源伺服大阻尼地震转动加速度计,其特征在于,包括:底板,所述底板安装固定在观测点;轮辐式质量弹簧装置,所述轮辐式质量弹簧装置包括中轴、质量分布均匀的质量环、多个弹簧片以及内环;所述中轴的底端与底板连接,所述内环安装在中轴的顶端,所述质量环通过多个参数相同、对称安装的弹簧片与内环连接;两个摆式无源伺服大阻尼动圈换能器,所述摆式无源伺服大阻尼动圈换能器包括摆架、动圈组件以及磁路系统;两摆架的一端对称安装在质量环的两侧,所述动圈组件安装在摆架的另一端;所述磁路系统上设有磁缝隙,所述动圈组件包括工作线圈,所述工作线圈伸入磁缝隙中且可在磁缝隙中运动;电路板,所述电路板包括两个无源伺服大阻尼动圈换能电路、两个角加速度调理电路以及合成电路;每个摆式无源伺服大阻尼动圈换能器分别与一个无源伺服大阻尼动圈换能电路输入端连接,所述无源伺服大阻尼动圈换能电路的输出端与所述角加速度调理电路的输入端电连接,两个角加速度调理电路的输出端连接合成电路;所述合成电路用于消除非转动分量,合成转动分量,输出与地震转动加速度成正比的电压信号;所述无源伺服大阻尼动圈换能电路包括工作线圈的等效内阻以及大阻尼调节电阻;所述工作线圈的一端通过等效电阻后与大阻尼调节电阻的上端相连,所述工作线圈的另一端与大阻尼调节电阻的下端相连。2.根据权利要求1所述的无源伺服大阻尼地震转动加速度计,其特征在于,所述磁路系统包括磁路座、轭铁以及衔铁;所述磁路座安装在底板上,所述轭铁下端按对称反向安装在磁路座上,所述轭铁上端设有安装腔;所述衔铁安装固定在安装腔内,所述衔铁的外侧和安装腔内侧形成磁缝隙。3.根据权利要求2所述的无源伺服大阻尼地震转动加...

【专利技术属性】
技术研发人员:高峰杨学山王雷贾行建杨巧玉
申请(专利权)人:中国地震局工程力学研究所
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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