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小型精密模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)(鐵路工務(wù)設(shè)備)
1、小型精密模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)(鐵路工務(wù)設(shè)備)概述
振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)有液壓式,、機(jī)械式和電磁式等幾種,，振動(dòng)臺(tái)在結(jié)構(gòu)抗震、自振頻率測(cè)量,、結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析中是*的設(shè)備,，振動(dòng)臺(tái)設(shè)備的成本與臺(tái)面的尺寸、性能和相應(yīng)的配套設(shè)備有關(guān),，一般要幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)以上的資金才能建成,。那么對(duì)于眾多理工科院校和新建院校承擔(dān)如此高的資金有一定的難度。我們公司推出的“WS-Z30小型精密模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)"是為理工科院校專門設(shè)計(jì)的,，該系統(tǒng)具備了振動(dòng)臺(tái)的所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,，費(fèi)用相應(yīng)要低得多，適合作為教學(xué)使用,，使學(xué)生能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)學(xué)習(xí),、認(rèn)識(shí)和掌握在振動(dòng)上要完成的實(shí)驗(yàn)方法，為將來(lái)參與實(shí)際大,、中振動(dòng)臺(tái)建設(shè)打下基礎(chǔ),。
該系統(tǒng)除用于教學(xué)外，還可用于小型儀器（如：精密電子儀器,、手持設(shè)備,、計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、傳感器,、MEMS傳感器和其它設(shè)備等）的振動(dòng)考核試驗(yàn),。只要配備一只標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)（如B&K公司的加速度計(jì)），就可用該系統(tǒng)對(duì)其它傳感器的靈敏度和頻響曲線進(jìn)行標(biāo)定.由于WS-Z30-10和WS-Z30-30振動(dòng)臺(tái)在水平工作時(shí)失真度比較大，所以不適合傳感器標(biāo)定,。WS-Z30-50型振動(dòng)臺(tái)可用于傳感器標(biāo)定,。
2、系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)由振動(dòng)臺(tái),、電磁式激振器,、功率放大器、振動(dòng)臺(tái)控制傳感器,、教學(xué)建筑模型,、振動(dòng)臺(tái)控制儀（含數(shù)據(jù)采集、程控信號(hào)源）,、計(jì)算機(jī)和教學(xué)軟件組成,。
3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
3.1地震模擬,、人工模擬地震波生成與應(yīng)用,、地震反應(yīng)譜測(cè)試；
3.2白噪聲激勵(lì)與結(jié)構(gòu)振型測(cè)試,；
3.3拍波實(shí)驗(yàn)?zāi)M,；
3.4等幅值正弦掃頻控制與結(jié)構(gòu)振型測(cè)試；
3.5隨機(jī)波實(shí)驗(yàn)?zāi)M,；
3.6加速度傳感器和速度傳感器（檢波器）靈敏度,、頻響曲線標(biāo)定測(cè)試；
3.7具有Vib’SQK振動(dòng)臺(tái)控制軟件V2.1軟件著作權(quán)登記證書(shū),；
3.8具有小型精密模擬振動(dòng)臺(tái)磚利證書(shū),；
4、技術(shù)指標(biāo)和型號(hào)
4.1振動(dòng)臺(tái)和功率放大器：
內(nèi)容 | 單位 | 型號(hào) | ||
WS-Z30-10 | WS-Z30-30 | WS-Z30-50 | ||
激 振 器 | kg | 10 | 30 | 50 |
功率放大器 | W | 100 | 300 | 500 |
水平臺(tái)尺寸 | mm | 400×300×22 | 460×346×22 | 516×380×22 |
垂 直 臺(tái) | mm | ?66×10 | ?66×10 | ?100×10 |
臺(tái)體材料 | 鋁合金 | 鋁合金 | 鋁合金 | |
水平臺(tái)體自重 | kg | 7.1 | 9.5 | 11.4 |
垂直臺(tái)體自重 | g | 177 | 177 | 350 |
工作頻率 | Hz | 5～3500 | 5～3000 | 5～3000 |
*大電流 | A | 5 | 20 | 16 |
*大位移 | mm | ±4 | ±6 | ±8 |
水平*大加速度 | g | ±5 | ±4 | ±2 |
垂直*大加速度 | g | ±10 | ±8 | ±5 |
水平*大荷載 | kg | 10.0 | 20.0 | 35.0 |
垂直*大荷載 | kg | 0.5 | 1.5 | 3.5 |
供 電 | 200V/50Hz | 200V/50Hz | 200V/50Hz | |
6層框架尺寸 | cm | 19×16×50 | 19×16×50 | 19×16×50 |
適用工作范圍 | 教學(xué),、電子儀器振動(dòng)考核試驗(yàn),。 | 教學(xué)、電子儀器振動(dòng)考核試驗(yàn),。 | 傳感器標(biāo)定,、教學(xué)、電子儀器振動(dòng)考核試驗(yàn),。 | |
4.2 振動(dòng)臺(tái)控制儀：
型號(hào) | WS-5932Z/U160216-DA2 | |||
A/D 參數(shù) | 采集通道數(shù)： | 16通道 | 輸入量程： | ±10V |
分辨率： | 16位 | 總采樣頻率： | 200KHz | |
D/A參數(shù) | 分辨率： | 16位 | 輸入量程： | ±10V |
輸出方式： | 正弦,、隨機(jī)波 | |||
電源 | 供電電壓： | 100V-240V(AC) | ||
4.3 電荷放大器：
序號(hào) | 技術(shù)指標(biāo) | ||
1 | 型號(hào) | WS-2411Z | |
2 | 通道 | 2通道 | |
3 | 電荷輸入范圍 | ±106pC | |
電壓輸入范圍 | ±10V | ||
4 | 輸入選擇 | 電荷、電壓 | |
5 |
功能選擇 及頻響 |
線 性 | 電荷輸入：0.3Hz~50kHz |
電壓輸入：DC~50kHz(直通) 1Hz~50kHz(隔直) | |||
一次積分 | 1Hz~10KHz | ||
二次積分 | 1Hz~1KHz | ||
6 | 低通濾波 | 程控八階低通濾波頻率：1Hz~50kHz（任意設(shè)定） 濾波器阻帶衰減：-80dB/Oct,； | |
7 | 電荷增益 | 六檔 | |
8 | 電壓增益 | 1,、10、102,、103 四檔 | |
9 | 供電電壓 | 100V~240V(AC) | |
10 | 過(guò) 荷 | 輸入電壓超過(guò)±9.8V時(shí)LED指示燈亮 | |
4.4 ICP適配器：
型號(hào)： | WS-4601Z | ||
增益： | 1,、10倍 | 通道數(shù)： | 8通道 |
輸入： | ICP輸入 | 輸出范圍： | ±10V |
電源： | 供電電壓 | 100V-240V(AC) | |
4.5傳感器
電荷加速度傳感器 | 型號(hào)： | BZ1107 | 靈敏度： | 20Pc/ms-2 |
質(zhì)量： | 38g | 頻響： | 0.2Hz～6kHz | |
ICP加速度傳感器 | 型號(hào)： | YD81D-V | 靈敏度： | 100mV/g |
質(zhì)量： | 25g | 頻響： | 0.5Hz～10kHz |
4.6國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)石英晶體加速度傳感器（選配）
型號(hào)： | CK-8305 |
| ||
靈敏度： | 1.25pC/g | 安裝諧振頻率： | 35kHz | |
工作頻率： | 1～5000Hz | *大測(cè)量范圍： | 1000g | |
重量： | 45g | 工作溫度： | -20℃～80℃ | |
應(yīng)用： | 用于標(biāo)定傳感器的靈敏度標(biāo)定 | |||
5,、標(biāo)準(zhǔn)配置
序號(hào) | 內(nèi)容 | 數(shù)量 | ||
1 | 振動(dòng)臺(tái)架 | 1套 | ||
2 | 水平振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面 | 1個(gè) | ||
3 | 垂直振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面 | 1個(gè) | ||
4 | 六層框架結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架（結(jié)構(gòu)柱和板結(jié)構(gòu)組成，每層可按放一只加速度傳感器,，通過(guò)各種試驗(yàn)來(lái)模擬高層建筑的振動(dòng)和地震響應(yīng),，以此來(lái)學(xué)習(xí)一般建筑結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等,，尺寸長(zhǎng)190mm′寬160mm′高500mm） | 1套 | ||
5 | 可選 | WS-Z30-10型 | 10Kg激振器+100W功率放大器 | 1套 |
WS-Z30-30型 | 30Kg激振器+300W功率放大器 | |||
WS-Z30-50型 | 50Kg激振器+500W功率放大器 | |||
6 | 電荷加速度傳感器（主要用于對(duì)振動(dòng)臺(tái)的加速度控制） | 1只 | ||
7 | 電荷放大器 | 2通道 | ||
8 | ICP加速度傳感器（主要用于模型振動(dòng)加速度測(cè)試,、振型測(cè)試等） | 6只 | ||
9 | 8通道ICP適調(diào)器 | 1臺(tái) | ||
10 | 綜合振動(dòng)控制儀(含：16通道數(shù)據(jù)采集儀、含信號(hào)源) | 1臺(tái) | ||
11 | Vib’SQK振動(dòng)臺(tái)控制軟件V2.1 | 1套 | ||
12 | 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜 | 1個(gè) | ||
13 | 6件工具 | 1套 | ||
14 | 計(jì)算機(jī)（自備） | 1臺(tái) | ||
6,、產(chǎn)品示意圖
7,、振動(dòng)臺(tái)水平和垂直工作示意圖
8、控制波形示例
9,、Vib’SQK軟件界面示例(軟著登字第0728970號(hào))
軟件界面：
新增加三種模型框架(選配項(xiàng)) |
1,、單擺模型
利用振動(dòng)臺(tái)給出正弦掃頻信號(hào)檢測(cè)不同長(zhǎng)度單擺的自振頻率，同時(shí)通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證單擺理論,。
如圖中所示，單擺由三部分組成：底座,、彈**以及重塊,，將組裝好的單擺底座固定在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，重塊的位置可調(diào),，每組實(shí)驗(yàn)可以做三個(gè)重塊不同高度的單擺,，將加速度傳感器用磁座或其他固定方式固定在單擺重塊上，用以采集振動(dòng)臺(tái)在正弦波掃頻信號(hào)激勵(lì)下單擺的加速度響應(yīng),，同時(shí)軟件通過(guò)同步分析得出相應(yīng)的頻響曲線,，根據(jù)頻響曲線即可得到三個(gè)單擺的自振頻率。
軟件界面及測(cè)試結(jié)果如下圖所示,，其中通道1,、2、3分別表示重塊高度位置不同的三個(gè)單擺的加速度信號(hào)
2,、TMD減震模型
如圖所示結(jié)構(gòu),，一個(gè)兩層建筑模型，四個(gè)**代替建筑的柱,，建筑頂部安裝一個(gè)小的單擺,。利用單擺自振頻率的理論調(diào)節(jié)單擺重塊的高度位置，使外界振動(dòng)信號(hào)與單擺的自振頻率一致或相接近,，使單擺振動(dòng)起來(lái)從而減輕外面建筑物的振動(dòng),，從而達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,，可以將單擺位置設(shè)定好,，然后手動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的激勵(lì)頻率,，通過(guò)觀察單擺的振動(dòng)情況使激勵(lì)頻率接近單擺自振頻率，此時(shí)采集信號(hào),，得到減震后的加速度*大值,；然后將單擺重塊置于單擺的根部，再次采集信號(hào)得到無(wú)減震情況下*大加速度,，*終通過(guò)軟件計(jì)算出減震效率,。另外一種方式就是如實(shí)際應(yīng)用中一樣，我們隨機(jī)給一個(gè)信號(hào)作為激勵(lì),，采集單擺重塊在根部無(wú)減震情況下的加速度信號(hào),，然后再根據(jù)單擺長(zhǎng)度與自振頻率的關(guān)系調(diào)節(jié)單擺重塊的高度位置，使其起到減震作用后測(cè)試此時(shí)加速度信號(hào),，同樣通過(guò)軟件計(jì)算出減震效率,。
軟件界面如下圖所示：
3、滑動(dòng)減震模型
如圖中所示：滑動(dòng)減震模型主要包括一個(gè)帶有彈簧以及軌道的主底板,，一個(gè)固定在軌道上拉著彈簧的建筑物模型,，本實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)建筑物模型在滑軌上的往復(fù)滑動(dòng)，減輕建筑物模型本身的振動(dòng)加速度,，從而達(dá)到保護(hù)建筑物的目的,。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將建筑物與主底板剛性連接,，即將建筑模型底板與主底板之間的兩個(gè)螺釘擰緊,，使滑軌以及彈簧起不到作用，此時(shí)加載所選擇波性文件得到無(wú)減震情況下的響應(yīng)信號(hào),。保留該信號(hào)曲線,，松開(kāi)兩個(gè)螺釘，使彈簧與滑軌起作用,，再次激振,，得到此時(shí)有減震情況下的響應(yīng)信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)做對(duì)比即可得到,，再有滑動(dòng)減震的情況下,，削弱了建筑物在外部激勵(lì)下的加速度，從而達(dá)到保護(hù)建筑物的目的,。
序號(hào) | 名稱 | 型號(hào) | 數(shù)量 | 備注 |
1 | 單擺模型 | DB | 1套 | |
2 | TMD減震模型 | TMD | 1套 | |
3 | 滑動(dòng)減震模型 | HDJZ | 1套 |