本發(fā)明屬于振動(dòng)臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用雙量程傳感器的水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)位移測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行電液振動(dòng)臺(tái)控制時(shí)，直接進(jìn)行加速度閉環(huán)控制往往會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生偏移現(xiàn)象，致使振動(dòng)臺(tái)無(wú)法正常工作。為了克服這一問(wèn)題，當(dāng)前的電液振動(dòng)臺(tái)控制均是先通過(guò)信號(hào)發(fā)生器將加速度轉(zhuǎn)化為位移信號(hào)，然后基于位移信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制。因此，準(zhǔn)確檢測(cè)出電液振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)行位移是實(shí)現(xiàn)高精度加速度控制的必要條件。

一般的，電液振動(dòng)臺(tái)在進(jìn)行高頻試驗(yàn)時(shí)其對(duì)應(yīng)的液壓缸行程極小(10^-4m量級(jí))，而在進(jìn)行地震波試驗(yàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的液壓缸行程較大(10^-1m量級(jí))?，F(xiàn)有的水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)位移檢測(cè)方法均是通過(guò)安裝在液壓缸外部或內(nèi)部的單一位移傳感器直接檢測(cè)，該方式存在高頻試驗(yàn)時(shí)測(cè)量精度不準(zhǔn)的問(wèn)題，這是由于位移傳感器測(cè)量誤差與量程呈比例關(guān)系。以行程為300mm水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)為例，若采用精度為0.05％F.S的位移傳感器，其測(cè)量誤差為0.15mm，而幅值0.5g頻率30Hz的正弦試驗(yàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行最大位移僅僅約為0.14mm，此時(shí)傳感器測(cè)量誤差與最大運(yùn)行位移接近，導(dǎo)致該傳感器無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別該信號(hào)下的位移。為了提高高頻試驗(yàn)的測(cè)量精度，必須進(jìn)一步提高位移傳感器的測(cè)量精度，而這往往導(dǎo)致傳感器價(jià)格的急劇增大。因此，低成本實(shí)現(xiàn)水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)高精度位移的檢測(cè)具有重要的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、使用效果好的基于雙量程傳感器的水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)位移測(cè)量裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的采用雙量程傳感器的水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)位移測(cè)量裝置包括大量程位移傳感器、小量程位移傳感器組件和旋轉(zhuǎn)連接組件。所述的大量程位移傳感器殼體通過(guò)安裝卡子固定在液壓缸缸筒側(cè)面。

所述的小量程位移傳感器組件包括小量程位移傳感器、過(guò)渡件、加長(zhǎng)桿和下電磁鐵。所述的小量程位移傳感器殼體通過(guò)安裝卡子固定在液壓缸缸筒的底部；所述的過(guò)渡件兩端分別設(shè)有螺紋孔，過(guò)渡件的一端與小量程位移傳感器伸縮桿外端的螺紋相連；所述的加長(zhǎng)桿兩端分別設(shè)置有外螺紋，其一端與過(guò)渡件螺紋孔相連；所述的下電磁鐵底部設(shè)置有與加長(zhǎng)桿外螺紋配對(duì)的螺紋孔，下電磁鐵通過(guò)該螺紋孔固定于加長(zhǎng)桿外側(cè)。

所述的旋轉(zhuǎn)連接組件包括外圈、滾動(dòng)體、連接板、內(nèi)圈、連接軸和上電磁鐵組件。所述的內(nèi)圈通過(guò)過(guò)盈配合與液壓缸缸桿連為一體；所述的滾動(dòng)體位于外圈與內(nèi)圈之間，使得外圈可以相對(duì)于內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)；所述的外圈上設(shè)置有連接軸和端部開(kāi)有通孔的連接板，連接軸的端部設(shè)置有外螺紋，大量程位移傳感器伸出桿的前段穿過(guò)連接板上的通孔，進(jìn)而通過(guò)螺母固定于連接板上。

所述的上電磁鐵組件包括尼龍外罩、復(fù)位彈簧、尼龍蓋板、上電磁鐵和螺釘。所述的尼龍外罩通過(guò)頂端中心設(shè)置的螺紋孔與旋轉(zhuǎn)連接組件上的連接軸相連；所述的上電磁鐵位于尼龍外罩內(nèi)部，通過(guò)復(fù)位彈簧作用力壓緊在尼龍外罩上端內(nèi)壁上，上電磁鐵與下電磁鐵的極性相反；所述的尼龍蓋板穿過(guò)上電磁鐵的下端，通過(guò)兩側(cè)的螺釘固定在尼龍外罩上。

所述下電磁鐵的初始位置與液壓缸完全縮回時(shí)上電磁鐵間的距離為液壓缸行程和小量程位移傳感器量程差值的一半。

有益效果：通過(guò)合理控制上下電磁鐵的得電和失電，本發(fā)明提出的基于雙量程傳感器的位移測(cè)量裝置可在振動(dòng)臺(tái)小幅值運(yùn)行時(shí)利用小量程位移傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量液壓缸位移，從而實(shí)現(xiàn)了利用兩精度較低的不同量程位移傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單一高精度傳感器的目的，在保證位移測(cè)量精度的基礎(chǔ)上大幅降低了成本。以行程為300mm水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)為例，若采用精度為0.1％F.S的位移傳感器，其測(cè)量誤差為0.3mm，增加一個(gè)量程為50mm的相同精度位移傳感器，在50mm的小范圍內(nèi)其測(cè)量誤差僅為0.05mm，若采用單一傳感器在50mm內(nèi)實(shí)現(xiàn)相近的測(cè)量誤差則必須選擇精度高于0.02％F.S的位移傳感器。此外，采用旋轉(zhuǎn)連接組件的傳感器固定方式，可有效避免因振動(dòng)臺(tái)液壓缸運(yùn)行過(guò)程中缸桿旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的傳感器破壞問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低廉、適應(yīng)性強(qiáng)、使用效果好，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)示意圖。

圖2為采用雙量程傳感器的位移測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖3為小量程位移傳感器結(jié)構(gòu)圖。

圖4為旋轉(zhuǎn)連接組件結(jié)構(gòu)圖。

圖5為上電磁鐵組件結(jié)構(gòu)圖。

圖6為初始狀態(tài)電磁鐵布置示意圖。

圖中：1—大量程位移傳感器，2—小量程位移傳感器組件，3—旋轉(zhuǎn)連接組件，21—小量程位移傳感器，22—過(guò)渡件，23—加長(zhǎng)桿，24—下電磁鐵，31—外圈，32—滾動(dòng)體，33—連接板，34—內(nèi)圈，35—連接軸，36—上電磁鐵組件，361—尼龍外罩，362—復(fù)位彈簧，363—尼龍蓋板，364—上電磁鐵，365—螺釘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1～6所示，本發(fā)明提供的采用雙量程傳感器的水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)位移測(cè)量裝置包括大量程位移傳感器1、小量程位移傳感器組件2和旋轉(zhuǎn)連接組件3。所述的大量程位移傳感器1殼體通過(guò)安裝卡子固定在液壓缸缸筒側(cè)面。

所述的小量程位移傳感器組件2包括小量程位移傳感器21、過(guò)渡件22、加長(zhǎng)桿23和下電磁鐵24。所述的小量程位移傳感器21殼體通過(guò)安裝卡子固定在液壓缸缸筒的底部；所述的過(guò)渡件22兩端分別設(shè)有螺紋孔，過(guò)渡件22的一端與小量程位移傳感器21伸縮桿外端的螺紋相連；所述的加長(zhǎng)桿23兩端分別設(shè)置有外螺紋，其一端與過(guò)渡件22螺紋孔相連；所述的下電磁鐵24底部設(shè)置有與加長(zhǎng)桿23外螺紋配對(duì)的螺紋孔，下電磁鐵24通過(guò)該螺紋孔固定于加長(zhǎng)桿23外側(cè)。

所述的旋轉(zhuǎn)連接組件3包括外圈31、滾動(dòng)體32、連接板33、內(nèi)圈34、連接軸35和上電磁鐵組件36。所述的內(nèi)圈34通過(guò)過(guò)盈配合與液壓缸缸桿連為一體；所述的滾動(dòng)體32位于外圈31與內(nèi)圈34之間，使得外圈31可以相對(duì)于內(nèi)圈34旋轉(zhuǎn)；所述的外圈31上設(shè)置有連接軸35和端部開(kāi)有通孔的連接板33，連接軸35的端部設(shè)置有外螺紋，大量程位移傳感器1伸出桿的前段穿過(guò)連接板33上的通孔，進(jìn)而通過(guò)螺母固定于連接板33上。

所述的上電磁鐵組件36包括尼龍外罩361、復(fù)位彈簧362、尼龍蓋板363、上電磁鐵364和螺釘365。所述的尼龍外罩361通過(guò)頂端中心設(shè)置的螺紋孔與旋轉(zhuǎn)連接組件3上的連接軸35相連；所述的上電磁鐵364位于尼龍外罩361內(nèi)部，通過(guò)復(fù)位彈簧362作用力壓緊在尼龍外罩361上端內(nèi)壁上，上電磁鐵364與下電磁鐵24的極性相反；所述的尼龍蓋板363穿過(guò)上電磁鐵364的下端，通過(guò)兩側(cè)的螺釘365固定在尼龍外罩361上。

所述下電磁鐵24的初始位置與液壓缸完全縮回時(shí)上電磁鐵364間的距離為液壓缸行程和小量程位移傳感器21量程差值的一半。

工作原理：為說(shuō)明采用雙量程傳感器的水平單軸電液振動(dòng)臺(tái)位移測(cè)量裝置的工作原理，如圖6所示定義液壓缸的行程為2L(液壓缸完全縮回為-L，液壓缸完全伸出為+L)，小量程位移傳感器21量程為2l(測(cè)量范圍-l～l)。初始狀態(tài)下液壓缸完全縮回，上電磁鐵364位于-L位置，下電磁鐵24與上電磁鐵364間的距離為L(zhǎng)-l。當(dāng)液壓缸運(yùn)行位置處于-l～l行程之外時(shí)，控制上電磁鐵364和下電磁鐵24同時(shí)失電，上電磁鐵364在復(fù)位彈簧362作用下壓緊在尼龍外罩361內(nèi)壁上，與下電磁鐵24脫開(kāi)，此時(shí)小量程位移傳感器21不隨液壓缸移動(dòng)，振動(dòng)臺(tái)運(yùn)行位移依靠大量程位移傳感器1測(cè)量；當(dāng)液壓缸運(yùn)行位置處于-l～l行程內(nèi)時(shí)，控制上電磁鐵364和下電磁鐵24同時(shí)得電，上電磁鐵364和下電磁鐵24在吸合力作用下連為一體，此時(shí)小量程位移傳感器21跟隨液壓缸移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)運(yùn)行位移的測(cè)量。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。