專利名稱：臺面中心位置指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及環(huán)境力學(xué)試驗的電動振動試驗系統(tǒng)，具體涉及電動振動臺 測量和顯示臺面中心位置的裝置。
背景技術(shù)：
電動振動臺作為主要的振動試驗和動態(tài)特性測試儀器，可模擬試驗樣品的 實際工況，考核產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的早期故障，因此廣泛應(yīng)用于國防、 航天、航空、通訊、電子、汽車、摩托車、家電等行業(yè)。
電動振動臺是利用電磁振動原理設(shè)計的，其結(jié)構(gòu)主要由臺體、磁缸、勵磁
繞組、動圈、支承導(dǎo)向裝置以及冷卻裝置等幾部分組成。基本工作原理為繞 制在磁缸上的勵磁繞組通入直流電產(chǎn)生恒定磁場，帶有工作臺面和驅(qū)動線圈的 動圈通有交變電流產(chǎn)生交變磁場，將產(chǎn)生交變磁場的動圈位于恒定磁場中，由 于交變磁場與恒定磁場之間相互作用，產(chǎn)生——激振力，推動工作臺面圍繞振 動中心來回振動。
電動振動臺在工作狀態(tài)下，臺面處于靜態(tài)和動態(tài)的中心位置是十分重要的。 目前市場上電動振動臺都使用空氣彈簧支撐動圈和試件的重量，在試驗前后安 裝試件或拆卸試件時，氣嚢的壓力變化會引起工作臺面中心漂移，在試驗過程 中，也會因振動臺本身的原因工作臺面中心漂移。雖然通過手工操作氣泵進行 靜態(tài)的充放氣或者用臺體中心控制器進行靜態(tài)或動態(tài)的調(diào)整可以將工作臺面控 制在中心位置，但都沒有一裝置能將工作臺面偏離中心的距離測量并直觀顯示 出來，目前操作者調(diào)整時只能依靠肉眼觀測，調(diào)整不方便也不準確。特別是三 綜合(振動、溫度、濕度)或者四綜合(振動、溫度、濕度、壓力)試驗系統(tǒng) 中，由于工作臺面封閉在試驗箱中，操作者在外不易觀察到臺面的中心位置， 使調(diào)整操作繁瑣難實現(xiàn)，并且在振動中當臺面中心控制器出現(xiàn)故障，工作臺面 中心漂移了，操作者也無法及時發(fā)現(xiàn)，常導(dǎo)致試驗結(jié)果不準確，甚至試驗失敗。 因而，若通過簡單可靠的方式將工作臺面的中心位置直觀指示出來，明顯可提 高工作效率和系統(tǒng)可靠性。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供了一種臺面中心位置指示器，其目的在于測量并直觀指示 出臺面靜態(tài)和動態(tài)的中心位置，方便試驗操作，提高系統(tǒng)的可靠性。
為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是 一種臺面中心位置指示
器，由一被測金屬斜面、電渦流傳感器、信號轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電路和電平指示電
路構(gòu)成；所述被測金屬斜面位于動圈上，其表面光滑，斜面的斜向與臺面振動 方向一致；電渦流傳感器固定在臺體上，其探頭面對被測金屬斜面相隔布置， 電渦流傳感器的感應(yīng)信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器處理后輸出一與臺面漂移量線性相關(guān)的 電壓信號，該電壓信號經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動電平指示電路。 上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容的變化及解釋如下
1、 上述方案中，所述電平指示電路有以下兩種較佳方案
a、 所述電平指示電路主要由多個比較器以及發(fā)光二極管構(gòu)成，各個比較器 的比較電位輸出入端相并聯(lián)接驅(qū)動電路的輸出端，各個比較器的基準電位輸入 端上設(shè)定的基準電位從小至大構(gòu)成梯隊，各個比較器的輸出端上接所述發(fā)光二 極管，對臺面中心位置分段指示。
b、 所述電平指示電路主要由多個比較器以及多段式LCD屏構(gòu)成，各個比 較器的比較電位輸出入端相并聯(lián)接驅(qū)動電路的輸出端，各個比較器的基準電位 輸入端上設(shè)定的基準電位從小至大構(gòu)成梯隊，各個比較器的輸出端上接所述多 段式LCD屏的段位，對臺面中心位置分段指示。
2、 上述方案中，所述"被測金屬斜面"是指為測臺面中心位置特意設(shè)置在 動圈上的一被測斜面，它可以一體設(shè)置在動圈上，也可以是一裝配固定在動圈 上的金屬體上開設(shè)的斜面，該金屬體是被組裝在動圈上的。
3、 上述方案中，所述"金屬斜面的斜向與臺面振動方向一致"是指金屬斜 面是在臺面振動方向上傾斜，斜面與臺面振動軸線間夾銳角。
4、 上述方案中，所述信號轉(zhuǎn)換器(亦稱"前置器")由振蕩器、檢波器、 濾波器、線性校準器和跟隨器組成，振蕩器的輸出信號接電渦流傳感器探頭線 圈，電渦流傳感器的感應(yīng)信號經(jīng);險波器、濾波器、線性校準器轉(zhuǎn)換成與臺面漂 移量線性相關(guān)的電壓信號，該電壓信號由跟隨器輸出。所述電壓信號由運算放 大器或三極管構(gòu)成的跟隨器輸出。
5、 電渦流傳感器基本結(jié)構(gòu)及其工作原理
電渦流傳感器是一種能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸，高線性度，高分辨力地測量 被測金屬導(dǎo)體距探頭表面距離的傳感器。它能夠準確測量被測體(必須是金屬 導(dǎo)體)與探頭端面之間靜態(tài)和動態(tài)的相對位移變化。
電渦流傳感器的基本工作系統(tǒng)由探頭、延伸電纜、前置器以及被測體構(gòu)成。 前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生 交變的磁場。如果在這一交變磁場的有效范圍內(nèi)沒有金屬材料靠近，則這一磁
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場能量會全部損失；當有被測金屬體靠近這一磁場，則在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，電》茲學(xué)上稱之為電渦流。與此同時該電渦流場也產(chǎn)生一個方向與頭部線 圈方向相反的交變磁場，由于其反作用，使頭部線圈高頻電流的幅度和相位得 到改變(線圈的有效阻抗)，這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線圏的幾何形 狀、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。通 常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線性和各項同性，則線圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)
的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率6 、磁導(dǎo)率^、尺寸因子t、頭部體線圈與
金屬導(dǎo)體表面的距離D、電流強度I和頻率co參數(shù)來描述。則線圈特征阻抗可 用Z二F(t, ， 6，D，I， co)函數(shù)來表示。通常我們能做到控制t, g, 6,1, oo 這幾個參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，則線圈的特征阻抗Z就成為距離D的單值函數(shù)， 雖然它整個函數(shù)是一非線性的，其函數(shù)特征為"S"型曲線，但可以選取它近似 為線性的一段。于此，通過前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即 頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離D的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號的 大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理 實現(xiàn)對金屬物體的位移、振動等參數(shù)的測量。
其工作過程是當被測金屬與探頭之間的距離發(fā)生變化時。則探頭中線圈 的Q值發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，這個隨距離變化的振 蕩電壓經(jīng)過檢波、濾波、線性補償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓(電流)變化。 最終完成機械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓(電流)。
本實用新型工作過程是電渦流傳感器感應(yīng)與動圈上的被測斜面的距離， 這個距離對應(yīng)臺面在振動方向上的中心位置，取得的這個感應(yīng)信號經(jīng)由電路檢 波、濾波、校準，轉(zhuǎn)換成線性關(guān)系的電壓信號，該電壓信號經(jīng)驅(qū)動電路放大后 輸入電平指示電路，當輸入的電壓信號超過對應(yīng)級的比較器的基準電位時，該 比較器的輸出即控制發(fā)光二級管導(dǎo)通發(fā)光，以此分段直觀指示出實際臺面的中 心位置。
本實用新型的優(yōu)點有
1 、本實用新型能夠在電動振動臺開機前及運行中直觀指示出臺面的實時中 心位置，方便操作者對臺面中心位置的監(jiān)控和調(diào)整，提高了系統(tǒng)的可靠性。
2、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、符合人性化設(shè)計，使操作者調(diào)整臺面 中心位置更加方便和快捷，提高了工作效率。

附圖l為本實用新型結(jié)構(gòu)示意框附圖2為本實用新型電平指示電路的示意簡圖； 附圖3為電平分段指示發(fā)光二極管布置示意圖。
以上附圖中1、 4皮測金屬斜面；2、動圈；3、電渦流傳感器；4、臺體。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述
實施例參見附圖l所示， 一種臺面中心位置指示器，由一被測金屬斜面 1、電渦流傳感器3、信號轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電路和電平指示電路構(gòu)成；所述被測金 屬斜面位于動圈2上，其表面光滑，斜面的斜向與臺面振動方向一致，圖示即 是斜面與垂直方向間夾一銳角；所述電渦流傳感器3固定在臺體4上，其探頭 面對被測金屬斜面1相隔布置，電渦流傳感器3的感應(yīng)信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器處理 后輸出一與臺面漂移量線性相關(guān)的電壓信號；該電壓信號經(jīng)驅(qū)動電路放大驅(qū)動 電平指示電路。
參見附圖l所示，所述信號轉(zhuǎn)換器由振蕩器、檢波器、濾波器、線性校準 器和跟隨器組成，振蕩器的輸出信號接電渦流傳感器4探頭線圈，電渦流傳感 器的感應(yīng)信號經(jīng)檢波器、濾波器、線性校準器轉(zhuǎn)換成與臺面漂移量線性相關(guān)的 電壓信號，該電壓信號由跟隨器輸出。所述跟隨器由運算放大器或三極管構(gòu)成。
參見附圖2所示，所述電平指示電路主要由12個比較器N1—N12、發(fā)光 二極管VL1—VL12構(gòu)成，各個比較器N1—N12的比較電位輸出入端相并聯(lián)接 驅(qū)動電路的輸出端，各個比較器N1—N12的基準電位輸入端上設(shè)定的基準電位 從小至大構(gòu)成一梯隊(如0.5V、 0.6V、 0.7V……)，各個比較器N1—N12的輸 出端上接所述發(fā)光二極管VL1—VL12，對臺面中心位置分段指示。
具體各發(fā)光二極管布置分段示意，見附圖3所示，以系統(tǒng)最大位移51mm 為例，設(shè)置12段電平顯示，運行時，臺面距中心在0~5mm時就正方向一只 發(fā)光二極管點亮，在5 ~ 10mm時正方向兩只發(fā)光二極管點亮，直到距中心20 ~ 25.5mm時，正方向五只發(fā)光二4及管點亮，距中心大于25.5mm時正方向過位移 正方向全部發(fā)光二極管全部點亮；臺面距中心在-5 0mm時負方向一只發(fā)光二 極管點亮，在-5 -10mm時負方向兩只發(fā)光二極管點亮，直到距中心-20~ -25.5mm時，負方向五只發(fā)光二極管點亮，距中心小于-25.5mm時負方向過位 移負方向過位移負方向全部發(fā)光二極管點亮。
實施例二參見附圖l所示， 一種臺面中心位置指示器，由一被測金屬斜 面1、電渦流傳感器3、信號轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電路和電平指示電路構(gòu)成；與實施例 一的不同之處在于所述電平指示電路是由多個比較器以及多段式LCD屏構(gòu)
成，各個比較器的比較電位輸出入端相并聯(lián)接驅(qū)動電路的輸出端，各個比較器 的基準電位輸入端上設(shè)定的基準電位從小至大構(gòu)成梯隊，各個比較器的輸出端
上接所述多段式LCD屏的段位，對臺面中心位置分段指示。其它均同實施例一， 這里不再贅述。
上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此 項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用 新型的保護范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵 蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種臺面中心位置指示器，其特征在于由一被測金屬斜面(1)、電渦流傳感器(3)、信號轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電路和電平指示電路構(gòu)成；所述被測金屬斜面位于動圈(2)上，其表面光滑，斜面的斜向與臺面振動方向一致；電渦流傳感器(3)固定在臺體(4)上，其探頭面對被測金屬斜面(1)相隔布置，電渦流傳感器(3)的感應(yīng)信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器處理后輸出一與臺面漂移量線性相關(guān)的電壓信號，該電壓信號經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動電平指示電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺面中心位置指示器，其特征在于所述電平指 示電路主要由多個比較器以及發(fā)光二極管構(gòu)成，各個比較器的比較電位輸出入 端相并聯(lián)接驅(qū)動電路的輸出端，各個比較器的基準電位輸入端上設(shè)定的基準電 位從小至大構(gòu)成梯隊，各個比較器的輸出端上接所述發(fā)光二極管，對臺面中心 位置分段指示。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺面中心位置指示器，其特征在于所述電平指 示電路主要由多個比較器以及多段式LCD屏構(gòu)成，各個比較器的比較電位輸出 入端相并聯(lián)接驅(qū)動電路的輸出端，各個比較器的基準電位輸入端上設(shè)定的基準 電位從小至大構(gòu)成梯隊，各個比較器的輸出端上接所述多段式LCD屏的段位， 對臺面中心位置分段指示。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺面中心位置指示器，其特征在于所述信號轉(zhuǎn) 換器由振蕩器、檢波器、濾波器、線性校準器和跟隨器組成，振蕩器的輸出信 號接電渦流傳感器(3)探頭線圈，電渦流傳感器的感應(yīng)信號經(jīng)檢波器、濾波器、 線性校準器轉(zhuǎn)換成與臺面漂移量線性相關(guān)的電壓信號，該電壓信號由跟隨器輸 出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的臺面中心位置指示器，其特征在于所述跟隨器 由運算放大器或三極管構(gòu)成。
專利摘要一種臺面中心位置指示器，其特征在于包括一被測金屬斜面、電渦流傳感器、信號轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電路和電平指示電路；被測金屬斜面位于動圈上，斜面的斜向與臺面振動方向一致；電渦流傳感器固定在臺體上，其探頭面對被測金屬斜面相隔布置，電渦流傳感器的感應(yīng)信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器處理后輸出一與臺面漂移量線性相關(guān)的電壓信號；該電壓信號經(jīng)驅(qū)動電路放大驅(qū)動電平指示電路。本實用新型能夠在電動振動臺開機前及運行中直觀指示出臺面的實時中心位置，方便操作者對臺面中心位置的監(jiān)控和調(diào)整，提高了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號G01B7/02GK201193973SQ20082003622
公開日2009年2月11日 申請日期2008年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者徐付新, 武元楨 申請人:蘇州試驗儀器總廠