基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置，包括感应线圈、分压单元及信号修正单元，感应线圈缠绕于振动台动圈，分压单元与感应线圈并联，分压单元的输出电压输入信号修正单元，信号修正单元的输出信号为反馈控制的输入信号。本实用新型专利技术结构简单、操作方便、降低成本。

【技术实现步骤摘要】
基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置
本技术涉及一种基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置。技术背景电磁振动台具有频率范围宽、可控性好、输出波形精度高等优点，广泛地应用于产品的模拟振动环境试验、测振传感器校准等重要领域。通常情况下，为改善电磁振动台在低频情况下输出波形的精度(降低失真度)，需构建闭环控制系统，闭环控制的前提是检测得到电磁振动台的输出振动信号，并将此信号作为反馈信号反馈到振动台的原始驱动系统，以求得的偏差信号驱动振动台运动，从而实现对振动台输出振动波形精度的反馈控制。一般情况下，闭环控制系统采用测振传感器(位移、速度以及加速度传感器)检测振动台的输出振动信号。然而，常规低频测振传感器价格昂贵、体积大、安装过程复杂，这些特点限制了它们在低频电磁振动台控制系统中的应用。目前有一种低频电磁振动台相对运动量的提取装置，并基于该装置提取的振动台运动量构建了反馈控制系统，该相对运动量提取装置包括纯电阻，第一减法器和第一比例放大器；纯电阻与振动台的驱动线圈串联连接，纯电阻与驱动线圈的总压降作为被减数输入所述的第一减法器中；纯电阻两端的压降经所述的第一比例放大器放大K1倍后作为减数输入所述的第一减法器中，其中，，R是振动台驱动线圈的等效直流电阻，R1是纯电阻的阻值；第一减法器的输出信号即表征振动台的相对运动速度。上述专利的缺点在于：1、振动台的驱动线圈等效直流电阻R无法准确测量，为获得第一比例放大器的放大倍数K1，须经过较为复杂的参数调整过程，从而增加了系统的使用难度。2、该装置通过与振动台驱动线圈串接纯电阻，并构建模拟电路网络提取振动台的振动速度信号，热损耗较大且系统较为复杂。
技术实现思路
为克服构建低频电磁振动台反馈控制系统时，现有输出振动信号检测技术存在的成本高、热损耗大或系统操作复杂等缺点，本技术提供了一种结构简单、操作方便的基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置。本技术采用的技术方案是：基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置，其特征在于：包括感应线圈、分压单元及信号修正单元，感应线圈缠绕于振动台动圈，分压单元与感应线圈并联，分压单元的输出电压经信号修正单元补偿频率响应后作为反馈控制的输入信号。当振动台动圈上的驱动线圈通电时，振动台动圈输出振动信号，感应线圈两端产生感应电压。根据电磁感应定律，当感应线圈所在气隙磁场的磁感应强度保持不变的情况下，输出感应电压应该和振动速度成正比，然而由于感应线圈和驱动线圈之间存在互感现象，使得感应电压产生幅值变化和相移。信号修正单元将幅值变化和相移补偿后，使电压与速度成正比，将修正后的信号作为反馈控制的输入信号，提高反馈控制的精度。进一步，所述感应线圈的直径远远小于驱动线圈的直径。从而增加了感应线圈的匝数及总长度，提高了感应线圈产生的感应电压的信噪比。进一步，分压单元的输入阻抗接近无穷大。分压电阻接近无穷大，避免感应线圈内出现寄生电流，使驱动线圈内不耦合寄生电流，从而使流过感应线圈的感应电流尽可能接近0，避免了感应线圈的引入对驱动线圈中电流的干扰。进一步，所述感应线圈与驱动线圈共同缠绕于振动台动圈的同一绕线槽，驱动线圈在内，感应线圈在外。或者，振动台动圈上具有感应线圈绕线槽和驱动线圈绕线槽，感应线圈缠绕于感应线圈绕线槽内，驱动线圈缠绕于驱动线圈绕线槽。本技术的工作原理为：通常情况下，电磁振动台由磁路结构、支撑悬浮结构及动圈等组成，当向动圈上的驱动线圈施加正弦输入电压并在其中产生正弦电流时，在振动台磁路结构产生的均匀气隙磁场中，由于安培力的作用，振动台运动部件将产生正弦振动。本技术通过在振动台运动部件所在均匀磁场区域部分缠绕感应线圈检测振动台输出振动速度。为提高感应线圈产生感应电压的灵敏度，并考虑到振动台运动部件尺寸的限制，感应线圈的线径设计为远远小于驱动线圈的线径，从而增加了感应线圈的匝数及总长度。同时，由于感应线圈与驱动线圈之间存在互感现象，这导致感应线圈输出的电压并不能直接代表线圈的速度信号，需要通过信号修正单元对感应线圈输出电压的幅值和相位进行修正，以使感应线圈两端产生的感应电压与振动台运动部件输出的振动速度成正比，通过检测修正后的感应电压即可实现对振动台输出振动速度的检测。此外，本技术设计了分压单元，用于将感应电压按比例调整为适用于后续信号修正单元可处理的信号幅值大小。所述的分压单元具有远远大于感应线圈阻抗的输入阻抗，从而使感应线圈中产生较小的感应电流，以避免该感应电流对驱动线圈中电流的影响，进而导致对振动台运动部件输出振动的干扰。本技术提出的低频电磁振动台振动速度检测装置不使用昂贵的速度传感器检测速度，从而降低了成本；也不用与振动台驱动线圈串接纯电阻的方法得到速度的复杂电路系统，避免了对系统参数的复杂调整过程，进一步简化了系统结构及振动速度的检测难度。本技术的有益效果是：结构简单、操作方便、降低成本。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的感应线圈与驱动线圈同槽安装图。图3为本技术的驱动线圈的电模型与机械模型的转化示意图。图4为本技术的驱动线圈与感应线圈与并排安装图。具体实施方式下面结合具体实施例来对本技术进行进一步说明，但并不将本技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。实施例一参见图1、图2，基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置，包括感应线圈12、分压单元以及信号修正单元。所述感应线圈12与驱动线圈11共同缠绕于振动台运动部件1的同一绕线槽内，以使其处于均匀气隙磁场中，分压单元与感应线圈12并联，当振动台运动部件1输出振动信号时，感应线圈12两端产生感应电压，该感应电压经分压单元后，连接于后面的信号修正单元，经其中基于感应线圈逆模型的修正单元处理后，产生与振动台运动部件1的振动速度成正比的电压信号，从而实现对运动部件输出振动速度的检测。本技术的工作原理为：通常情况下，电磁振动台由磁路结构、支撑悬浮结构及运动部件等组成，当向缠绕于振动台运动部件1上的驱动线圈11施加正弦输入电压并产生正弦电流时，在振动台磁路结构产生的均匀气隙磁场的中，由于安培力的作用，振动台运动部件1产生正弦振动。本技术通过在振动台运动部件1处于均匀磁场区域部分上缠绕感应线圈12检测振动台输出振动速度。为提高感应线圈12产生的感应电压的信噪比，并考虑到振动台运动部件1尺寸的限制，感应线圈12的直径设计为远远小于驱动线圈11的直径，从而增加了感应线圈12的匝数及总长度，提高了感应线圈提取速度信号的灵敏度。进一步，感应线圈12两端的感应电压经过基于感应线圈逆模型的信号修正单元处理后与振动台运动部件1输出的振动速度成正比，通过检测信号修正单元输出的电压即可实现对振动台输出振动速度的检测。此外，本技术设计了分压单元，用于将感应电压按比例调整为适用于后续信号修正单元可处理的信号幅值大小。所述的分压单元具有极大的输入阻抗，从而使流过感应线圈12的感应电流接近于0，避免了感应线圈12的引入对振动台运动部件输出振动的干扰。本技术的检测原理如下：对于常规低频电磁振动台，驱动线圈11(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置，其特征在于：包括感应线圈、分压单元及信号修正单元，感应线圈缠绕于振动台动圈，分压单元与感应线圈并联，分压单元的输出电压经信号修正单元补偿频率响应后作为反馈控制的输入信号。

【技术特征摘要】
1.基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置，其特征在于：包括感应线圈、分压单元及信号修正单元，感应线圈缠绕于振动台动圈，分压单元与感应线圈并联，分压单元的输出电压经信号修正单元补偿频率响应后作为反馈控制的输入信号。2.根据权利要求1所述的基于感应线圈的低频电磁振动台运动速度检测装置，其特征在于，所述感应线圈的直径远远小于驱动线圈的直径。3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何闻，高宇，张旭飞，贾叔仕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33