非接觸式電磁激振器技術(shù)方案

一、前言

非接觸式電磁激振器是研究材料結(jié)構(gòu)動態(tài)性能特性的測試（頻率、諧振頻率、振幅的測試）的重要儀器之一。它與其他激振器比較，具有五個優(yōu)點：

1、與試件不接觸，對試件無附加質(zhì)量和附加剛度影響，測振準(zhǔn)確度高。

2、頻率范圍寬。

3、適用于一切導(dǎo)電（磁性非磁性）試件。

4、噪音小。

5、成本小，體積小，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)簡單，便于維護。

國外在六十年代已有使用，國內(nèi)七十年代開始研制，到現(xiàn)在已經(jīng)有針對不同用途的多種型號研制成功。現(xiàn)有激振器基本上能滿足各種不同激振試驗的要求。由于非接觸式激振器具有以上優(yōu)點，它在航空、航天、原子能、燃氣輪機等領(lǐng)域被推廣應(yīng)用，頗受歡迎。

二、非接觸式電磁激振器原理

非接觸式激振器與電磁振動臺在產(chǎn)生激振力的原理是類似的。所不同的是，非接觸式電磁激振器使被激振試件內(nèi)產(chǎn)生電渦流代替了電磁振動臺的動圈電流，并且激振力可直接作用于被激試件。

1: 電渦流的產(chǎn)生

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，變化的磁場穿過導(dǎo)電體時，在導(dǎo)電體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并生成感應(yīng)電流。如導(dǎo)電體是金屬薄板電阻率為ρ，將其插入交變磁場中，讓磁感線垂直地穿過薄板，設(shè)板平面的磁場強度為 B=B（x，y，z），當(dāng)磁感線穿過薄板時，板內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電場 E，則 E在任意閉合環(huán)路 C 的線積分等于穿過環(huán)路 C 的磁通的變化率。

∫E• dr=−∂φ/∂t

其中：φ=∫∫S• ds

當(dāng)磁場由交流線圈產(chǎn)生，且電路在非飽和狀態(tài)下工作時，磁感應(yīng)強度B可以用簡諧函數(shù)表:B=1.414Bo sin2πft

2：激振力的產(chǎn)生

根據(jù)電磁學(xué)基本公式：F=Bm²S/2µ。指出：激振線圈通過鐵芯建立磁場，并對被激工件產(chǎn)生吸力，吸力大小在間隙一定時與參數(shù)Bm、S、µ。有關(guān)。

其中：Bm：平均磁感應(yīng)強度；

      S： 鐵芯每極截面積；

      µ。：真空中的導(dǎo)磁系數(shù)

3：電磁激器結(jié)構(gòu)：

1. 主要有以下四個部分組成：

（1）、激磁線圈：包括直流偏磁繞組二部分，其中Ia為直流偏磁繞組，它使激振器產(chǎn)生一個預(yù)置偏磁力，決定激振器的直流工作點，并直接影響激振器的激力的幅值；Id為交流激磁繞組，它使激振器產(chǎn)生一個正弦的交變激振力。調(diào)節(jié)激振器交流繞組激勵輸入。即可改變激振力的大小。

（2）鐵芯：根據(jù)電磁學(xué)基本公式：F=Bm²S/2µ。指出：激振線圈通過鐵芯建立磁場，并對被激工件產(chǎn)生吸力，吸力大小在間隙一定時與參數(shù)Bm、S、µ。有關(guān)。

（3）測力線圈：用來監(jiān)視激振器力輸出的大小。當(dāng)激振器鐵芯中產(chǎn)生交變磁通時，測力線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，如果把該電勢進行積分，就得到積分電壓∫edt，公式：F1=B。B1S/µ。=-B0/nµ。∫edt中指出激振力F與∫edt成正比。經(jīng)過適當(dāng)標(biāo)定，找出F1與∫edt的比例關(guān)系，就能把積分電壓值轉(zhuǎn)換成力的量值。

（4）殼體：它由非導(dǎo)磁的鋁合金材料制成，能使激振器與安裝部位之間進行隔磁。

三：技術(shù)參數(shù)要求

1、   大激振力：100Kgf

1. 工作頻率范圍：1—1KHz
2. 激振器與被激構(gòu)件間隙：0.5±0.1(mm)
3. 激振力波形失真度：小于5%