本实用新型专利技术提供了一种基于准零刚度理论的新型振动测量平台及测试装置，其包括底座、纵梁、横梁及依次设置的上部调节件、载荷传感器、上部拉伸弹簧、质量块、下部拉伸弹簧及下部调节件，四根纵梁与质量块的四侧面之间分别形成有水平支撑质量块的支撑组合，其包括卡于侧面上的内部连接件、外部连接件、线性轴承、两个调节螺栓、碳纤维滑杆及压缩弹簧，压缩弹簧的预压缩量λ0满足：其中，a为内部连接件的等效长度，b为外部连接件的等效长度，L0为压缩弹簧的原长，Kv为所述上部拉伸弹簧的刚度，Kh为压缩弹簧的刚度。本新型实用具有测量准确，成本低以及测量及时的优点，解决了传统加速度传感器测量振动面临的时间延迟，积累误差及安装环境要求高等缺点。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于测量测试领域，尤其涉及一种基于准零刚度理论的新型振动测量 平台及测试装置。
技术介绍
机械振动是困扰工业发展的主要问题，现有的振动隔离方式主要包括主动隔振与 被动隔振，被动隔振主要面临有效性与稳定性两个问题，通常当弹簧阻尼隔振系统的刚度 较大时，其对低频振动的隔离性较差；当系统刚度较小时又会面临静态承载能力差的问题。 主动/半主动隔振是当前发展的热门方向，通过改变系统阻尼或刚度的方式来实现隔振频 段的扩展与静态载荷能力的加强。然而，主动/半主动隔振首先需要测量到振动系统的信 息，包括：振幅、频率等，传统的振动测量方式主要通过加速度传感器来采集物体在某一方 向上的加速度信号，两次积分后可以得到物体的振动位移信号。此种方法主要面临时间延 迟与静态误差两个问题。前者会导致闭环控制中的反馈滞后，不仅影响了隔振效果，甚至在 某些情况下会加强振动。后者表示测量到的振动位移是相对量，且初始的误差会在振动中 被逐步放大，影响测量精度与控制效果。 另外一种测量振动位移量的方式是采用距离传感器如超声波传感器，但此种方法 对于传感器的安装环境要求较高，不适用于移动物体的振动测量，如汽车等。此种方法的弊 端还包括测量精度不足等。 因此从结构出发，设计新的基于准零刚度理论的绝对振动位移测量设备以实现及 时，精准地测量有着广泛的工程实践意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于准零刚度理论的新型振动测量平台，旨在提 解决现有测振方法面临的时间延迟，积累误差，安装环境要求严格等诸多缺点。 本技术是这样实现的，一种基于准零刚度理论的新型振动测量平台，其包括 具有安装平面的底座、安装于所述底座上的四根纵梁及横跨安装于两根所述纵梁之间的横 梁，四根所述纵梁垂直于所述底座的安装平面，四根所述纵梁具有垂直于所述安装平面的 对称中心线，四根所述纵梁相对于该对称中心线对称，所述横梁横跨连接于处于对角的两 根所述纵梁的顶部上，所述横梁平行于所述安装平面，所述振动测量平台还包括依次设置 于所述对称中心线上的上部调节件、用以将力信号转换为电压信号的载荷传感器、上部拉 伸弹簧、质量块、下部拉伸弹簧及下部调节件，所述上部拉伸弹簧拉伸连接于所述载荷传感 器与所述质量块的上部之间，所述下部拉伸弹簧拉伸连接于所述质量块的下部与所述下部 调节件之间，所述下部调节件连接于所述底座上并可调节，所述载荷传感器通过可调节的 所述上部调节件悬挂于所述横梁上，所述上部拉伸弹簧与所述下部拉伸弹簧的刚度相同， 所述质量块具有四侧面，每相邻两个所述侧面相互垂直，四根所述纵梁与所述质量块的四 个所述侧面之间分别形成有水平支撑所述质量块的支撑组合，每一个所述支撑组合包括卡 于所述侧面上的内部连接件、外部连接件、连接于所述外部连接件的内侧中部的线性轴承、 穿设于所述外部连接件的相对两端部上的两个调节螺栓、一端固定连接于所述内部连接件 上的碳纤维滑杆及套设于所述碳纤维滑杆上的压缩弹簧，所述碳纤维滑杆的另一端穿设于 所述线性轴承及所述外部连接件上，所述压缩弹簧压缩于所述线性轴承与所述内部连接件 之间，四根所述纵梁上分别连接有一限位挂板，所述调节螺栓具有一尖端部，该尖端部卡于 所述限位挂板上，所述压缩弹簧的预压缩量A^满足：X〇 =2//+4A-;{a+b+L")其中，a为 所内部连接件的等效长度，b为所述外部连接件的等效长度，L0为压缩弹簧的原长，Kv为所 述上部拉伸弹簧的刚度，Kh为压缩弹簧的刚度。 进一步地，所述质量块的所述侧面与所述内部连接件之间为点接触或线接触，所 述调节螺栓的尖端部与所述限位挂板之间为点接触或线接触。 进一步地，所述质量块的每一个所述侧面上开设有第一卡槽，所述第一卡槽的横 截面为V形，所述限位挂板上开设有第二卡槽，所述第二卡槽的横截面为V形，所述调节螺 栓的尖端部抵顶于所述第二卡槽的槽底，所述内部连接件上具有刃部，所述刃部抵顶于所 述第一卡槽的槽底。 进一步地，所述内部连接件的刃部与所述第一卡槽之间为线接触，所述调节螺栓 的尖端部与所述第二卡槽之间为点接触；所述内部连接件的刃部与所述第一卡槽之间线 接触的方向为水平方向，两个所述调节螺栓的尖端部与所述第二卡槽之间形成的两个点接 触共同形成一直线，该直线和所述内部连接件的刃部与所述第一卡槽之间线接触的方向相 同。 进一步地，所述上部拉伸弹簧与所述下部拉伸弹簧均有l〇mm以上的预拉伸量。 进一步地，所述纵梁为型材件，所述型材件的侧面设置有滑槽及对应该滑槽的板 体，所述限位挂板上安装有螺栓及与螺栓相锁合的螺母，所述螺栓的头部在所述滑槽内滑 动，所述螺母于所述限位挂板移动至预定位置时锁紧于所述螺栓上，所述板体夹于所述螺 栓的头部与所述限位挂板之间。 进一步地，所述底座上开设有四条通槽，该四条通槽相对于所述对称中心线对称， 每条所述通槽对应一个所述纵梁，所述纵梁与所述底座的固定位置可沿对应的所述通槽移 动。 本技术另一目的在于提供一种基于准零刚度理论的新型振动测量装置，其包 括如上述振动测量平台、与所述载荷传感器的信号输出端相连接以接收电压信号的信号变 送器、与所述信号变送器连接以将电压信号转换为数字信号并进行时域和/或频域分析的 分析装置。 进一步地，所述分析装置由开发板及上位机组成。 本技术相对于现有技术的技术效果是：通过建立数学模型发现利用正负刚度 并联的结构可以实现绝对振动隔离，创造绝对静止点。通过检测绝对静止点（质量块）与底 座之间的相对位置变化，可以表征底座的绝对振动位移，此相对位移可以由载荷传感器测 量。应用此结构于振动测量可以实现绝对振动位移量的直接测量，所以本新型实用具有测 量准确，成本低以及测量及时的优点，可以应用于各种测试环境如汽车，精密加工，飞机等。 测量到的信号可以直接用来进行主动/半主动悬架控制，解决了传统加速度传感器测量振 动面临的时间延迟，积累误差及安装环境要求高等缺点，提供了一种绝对振动位移测量的 新平台/装置。【附图说明】 图1是本技术实施例提供的基于准零刚度理论的新型振动测量装置的测试 平台的立体组装图。 图2是图1的振动测量平台的立体分解图。 图3是图1的振动测量平台的部分结构的立体分解图。 图4是图1的振动测量平台的限位挂板与纵梁的立体分解图。 图5示出了图1的所述振动测量平台的几何关系和结构参数，其中该振动测量平 台处于未受到振动的状态。 图6示出了图5的振动测量平台受到振动影响的状态示意图。 图7示出了图1的振动测量装置的硬件连接与信号流。 图8示出了图1的振动测量装置的上位机基于LabVIEW的时域分析图。 图9示出了图1的振动测量装置的上位机基于LabVIEW的频域分析图。【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本技术，并不用于限定本技术。 须知，本当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于准零刚度理论的新型振动测量平台，其特征在于：所述振动测量平台包括具有安装平面的底座、安装于所述底座上的四根纵梁及横跨安装于两根所述纵梁之间的横梁，四根所述纵梁垂直于所述底座的安装平面，四根所述纵梁具有垂直于所述安装平面的对称中心线，四根所述纵梁相对于该对称中心线对称，所述横梁横跨连接于处于对角的两根所述纵梁的顶部上，所述横梁平行于所述安装平面，所述振动测量平台还包括依次设置于所述对称中心线上的上部调节件、用以将力信号转换为电压信号的载荷传感器、上部拉伸弹簧、质量块、下部拉伸弹簧及下部调节件，所述上部拉伸弹簧拉伸连接于所述载荷传感器与所述质量块的上部之间，所述下部拉伸弹簧拉伸连接于所述质量块的下部与所述下部调节件之间，所述下部调节件连接于所述底座上并可调节，所述载荷传感器通过可调节的所述上部调节件悬挂于所述横梁上，所述上部拉伸弹簧与所述下部拉伸弹簧的刚度相同，所述质量块具有四侧面，每相邻两个所述侧面相互垂直，四根所述纵梁与所述质量块的四个所述侧面之间分别形成有水平支撑所述质量块的支撑组合，每一个所述支撑组合包括卡于所述侧面上的内部连接件、外部连接件、连接于所述外部连接件的内侧中部的线性轴承、穿设于所述外部连接件的相对两端部上的两个调节螺栓、一端固定连接于所述内部连接件上的碳纤维滑杆及套设于所述碳纤维滑杆上的压缩弹簧，所述碳纤维滑杆的另一端穿设于所述线性轴承及所述外部连接件上，所述压缩弹簧压缩于所述线性轴承与所述内部连接件之间，四根所述纵梁上分别连接有一限位挂板，所述调节螺栓具有一尖端部，该尖端部卡于所述限位挂板上，所述压缩弹簧的预压缩量λ0满足：其中，a为所述内部连接件的等效长度，b为所述外部连接件的等效长度，L0为压缩弹簧的原长，Kv为所述上部拉伸弹簧的刚度，Kh为压缩弹簧的刚度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：景兴建，王宇，孙秀婷，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44
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