基于磁阻尼的超低频绝对振动检测机理研究

作     者：夏灿 

作者单位：浙江师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余水宝

授予年度：2014年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：超低频 绝对振动 磁阻尼 机理 

摘      要：超低频绝对振动是指振动频率在1Hz以下,相对于惯性空间找不到或者没有静止参考点(即基准)的振动,例如航空飞行器,航海军舰以及大型桥梁等。实际工程应用中,对于超低频绝对振动的测量,一直难以找到较为理想的测量方式,现有的几款惯性式测振传感器,幅频响应呈高通特性,其固有频率普遍在5Hz～12Hz之间,在测量超低频时,传感器的输出信号几乎“淹没在噪声中。本文通过对当今最受欢迎的磁电式速度传感器的力学模型入手,对其结构特性、频率特性、信噪比等进行分析和论证,发现该模型存在严重的先天不足,即很难从机械结构的设计着手降低传感器的固有频率fn=(1/2π)(?)k/m(式中k为弹簧倔强系数,m为惯性质量块的质量),减小弹簧倔强系数k,传感器极易自己晃动不停而“自激,增大惯性质量块m,又势必要增大传感器的质量和体积,从而影响测量精度和适用广度。 为此本文提出了一种利用两块永久磁铁同名端之间的斥力来代替传统传感器机械弹簧力的新设想,并把这种利用磁场力形成的阻尼取名为“磁阻尼。基于磁阻尼的新机理,本文主要做了如下几项工作： (1)基于磁阻尼新机理的传感器数学模型及其分析;(2)磁阻尼新机理传感器配套的信号调理电路;(3)研制了一只基于磁阻尼新机理的传感器原理样机;(4)自制了一台传感器原理样机的简易超低频振动测试激励台;(5)获得了原理样机0.25Hz下,有较好信噪比的测试波形。 实验波形表明,该传感器可以在超低频段获得有效的信号,且有较好的信噪比,可为进一步研究超低频绝对振动传感器提供良好的借鉴。 最后,本论文对后续进一步的研究工作做了总结和展望,明确了未来的工作研究内容和方向。