一种微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台

1.本发明涉及地面微振动实验测试设备技术领域，尤其涉及一种微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台。


背景技术：

2.随着遥感卫星对图像分辨率和像质的要求日益增加，遥感卫星中各种活动机构产生的微振动成为影响稳定性的主要原因，因此准确全面的地面微振动实验十分必要。目前微振动地面实验一般采用由振动模拟系统和振动隔离系统组合的方式来完成实验，这种方法不仅安装难度大，而且占用地面空间、同时过多机构会引入多个模态影响实验。所以需要设计一种一体化的实验平台来简化实验。现有技术中，有如下技术问下公开了一体化实验平台：1、中国专利公布号为cn112880953a，公布日为2021-06-01，专利名称为“一种振动试验装置及振动测试的方法”的发明专利申请，公开了一种振动试验装置，包括主支撑框架、载台组件、重力补偿组件和载台驱动组件，载台驱动组件包括第一驱动组件和第二驱动组件。该对比文件公开的技术方案可以进行六向振动模拟实验，但其结构较为复杂，并且没有考虑对设置有关隔振部件对实验时产生的振动进行隔离。
3.2、中国专利公布号为cn113218605a，公布日2021-08-06，专利名称为“一种可移动超低振动大型设备测试平台”的发明专利申请，公开了一种可移动超低振动的大型设备测试平台，测试平台包括牵引杆、轮式托架、中层安装框架、上层减振安装平台及两个配重块，中层安装框架设置在轮式托架上，上层减振安装平台设置于中层安装框架的中间位置，中层安装框架的两侧各放置一个配重块，被测设备放置在上层减振安装平台上，该牵引杆和轮式托架能够实现测试平台的移动。
4.3、中国专利公告号为cn212228697u，公告日为2020-12-25，专利名称为“一种实现振动解耦的旋转式摩擦学行为模拟试验台”的实用新型专利申请，公开了一种实现振动解耦的旋转式摩擦学行为模拟试验台，包括试验台基座、下摩擦试样、上摩擦试样、旋转系统、加载系统、加速度传感器和三向力传感器。
5.以上对比文件虽然均可以实现多方向的振动模拟实验，但其公开的技术方案中涉及结构较为复杂，并且没有考虑对设置有关隔振部件对实验时产生的振动进行隔离。综上所述，在本领域中如何提出一种结构相对简单紧凑，且具有隔离振动以及主动隔振的一体化实验平台，是当下亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明为解决上述问题，提供了一种微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，该平台结构简单紧凑，可通过弹性支撑单元实现重力平衡，在提供重力平衡的作用的同时对地面振动进行被动抑制，同时通过振动单元提供主动隔振与微振动模拟功能，极大的简化了实验系统。
7.为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：一种微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，包括检测平台、弹性支撑单元、结构支撑单元和振动单元，弹性支撑单元的一端与结构支撑单元连接，弹性支撑单元的另一端与检测平台连接；振动单元的振动端与检测平台连接，振动单元的固定端与结构支撑单元连接；结构支撑单元的底部与地面固定连接；弹性支撑单元包括气囊、角座一和气泵，气囊的一端与支撑座一连接，气囊的另一端通过角座一连接于检测平台的对角处侧面一上；气泵通过管路与气囊连接；结构支撑单元包括支撑座一和支撑座二，支撑座一与弹性支撑单元连接，支撑座二与振动单元连接；振动单元包括x向音圈电机、z向音圈电机、y向音圈电机和角座二，x向音圈电机、z向音圈电机和y向音圈电机的固定端均连接于支撑座二上，x向音圈电机、z向音圈电机和y向音圈电机的振动端通过角座二连接于检测平台的对角处侧面二上。
8.进一步地，弹性支撑单元、支撑座一、支撑座二和振动单元均具有四组；检测平台为一长方体状大理石平台，弹性支撑单元一端与检测平台的对角处侧面一连接，振动单元与检测平台的对角处侧面二连接。
9.进一步地，支撑座二顶部为一承载平台，x向音圈电机、z向音圈电机和y向音圈电机依次排列且各自固定端连接于承载平台上。
10.进一步地，x向音圈电机包括电机本体、x向固定座和x向振动连接座，电机本体的动子和x向振动连接座连接并将电机的输出力传递至承载平台上，x向固定座与支撑座二连接。
11.进一步地，z向音圈电机包括电机本体、z向固定座和z向振动连接座，电机本体的动子与z向振动连接座连接并将电机的输出力传递至承载平台上，z向固定座与支撑座二连接。
12.进一步地，y向音圈电机包括电机本体、y向固定座和y向振动连接座，电机本体的动子和y向振动连接座连接并将电机的输出力传递至承载平台上，y向固定座与支撑座二连接。
13.进一步地，角座二上连接有加速度传感器。
14.与现有技术相比，本发明可取得如下有益效果：1、本发明中一体化实验平台的结构简单紧凑，可通过弹性支撑单元实现重力平衡，并对地面振动进行被动抑制。
15.2、本发明中的振动单元可同时提供主动隔振与微振动模拟功能，极大的简化了实验系统。
附图说明
16.图1是根据本发明实施例提供的一体化检测平台的整体结构示意图；图2是根据本发明实施例提供的振动单元的结构示意图。
17.附图标记：检测平台1、弹性支撑单元2、气囊21、角座一22、气泵23、结构支撑单元3、支撑座一31、支撑座二32、承载平台32a、振动单元4、x向音圈电机41、x向固定座411、x向振动连接座412、z向音圈电机42、z向固定座421、z向振动连接座422、y向音圈电机43、y向固
定座431、y向振动连接座432、角座二44、加速度传感器7、对角处侧面一8、对角处侧面二9、电机本体10。
具体实施方式
18.在下文中，将参考附图1-2描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
20.如图1所示，一种微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，包括检测平台1、弹性支撑单元2、结构支撑单元3和振动单元4，弹性支撑单元2的一端与结构支撑单元3连接，弹性支撑单元2的另一端与检测平台1连接；振动单元4的振动端与检测平台1连接，振动单元4的固定端与结构支撑单元3连接；结构支撑单元3的底部与地面固定连接。
21.弹性支撑单元2包括气囊21、角座一22和气泵23，气囊21的一端与支撑座一31连接，气囊21的另一端通过角座一22连接于检测平台1的对角处侧面一8上；气泵23通过管路和气囊21连接。结构支撑单元3包括支撑座一31和支撑座二32，支撑座一31与弹性支撑单元2连接，支撑座二32与振动单元4连接。
22.如图2所示，振动单元4包括x向音圈电机41、z向音圈电机42和y向音圈电机43，x向音圈电机41、z向音圈电机42和y向音圈电机43的固定端均连接于支撑座二32上，x向音圈电机41、z向音圈电机42和y向音圈电机43的振动端通过角座二44连接于检测平台1对角处侧面二9上。x向音圈电机41、z向音圈电机42和y向音圈电机43安装在支撑座二32与检测平台1之间，通过检测平台1上的加速度传感器7，构成反馈系统，对实验台进行主动隔振与微振动模拟。支撑座二32顶部为一承载平台32a，x向音圈电机41、z向音圈电机42和y向音圈电机43依次排列且各自固定端连接于承载平台32a上。
23.在本实施例中，检测平台1上承载被测试件，弹性支撑单元2可作为被动振动抑制装置，对实验过程中地面产生的微振动进行隔离，结构支撑单元3作为重力承载装置承受检测平台1和被测试件重力载荷，弹性支撑单元2连接在检测平台1和结构支撑单元3之间，将检测平台1承受的地面微振动进行隔离。振动单元4产生的微振动可以传递到检测平台1为被测件提供微振动模拟，同时对地面传递至检测平台1的微振动进行主动抑制。
24.支撑座一31和支撑座二32相互独立，分别对弹性支撑单元2和振动单元4进行独立支撑固定，使得振动单元4主动隔振以及振动传动与弹性支撑单元2之间互不影响。在本实施例中，支撑座一31和支撑座二32均为方形柱体，其顶端为承载弹性支撑单元2或者振动单元4的平台，底部和地面固定连接。
25.如图1所示，弹性支撑单元2、支撑座一31、支撑座二32、振动单元4均具有四组；检测平台1为一长方体状大理石平台结构，弹性支撑单元2的一端与检测平台1的对角处侧面一8连接，振动单元4与检测平台1的对角处侧面二9连接。
26.大理石平台作为检测平台1可以承载被测件，大理石平台可以开设螺栓孔阵列便于被测件的安装固定，本实施例中将支撑座一31、支撑座二32以及弹性支撑单元2、振动单
元4和检测平台1的连接均置于大理石平台的对角侧面上，使得振动单元4的振动传递至检测平台1上时具有最大化的振动力矩，也使得弹性支撑单元2具有更好的隔振效果。
27.在本实施例中，气囊21安装在支撑座一31与检测平台1之间，外置气泵23将高压气体充入气囊21中，在气压的作用下将检测平台1浮起，平衡检测平台1的重力。此时支撑座一31、气囊21、检测平台1串联布置组成实验平台的被动隔振系统。本领域技术人员可根据实际情况将气囊21替换为弹簧减振器组实现弹性隔振效果。
28.支撑座二32的顶部为一方形立柱平台，左右两侧均安装支撑座，x向音圈电机41、z向音圈电机42和y向音圈电机43依次排列使得该部分结构连接紧凑。如图2所示，x向音圈电机41包括电机本体10、x向固定座411和x向振动连接座412，电机本体10的动子和x向振动连接座412连接并将电机的输出力传递至承载平台32a上，x向固定座411与支撑座二32连接。z向音圈电机42包括电机本体10、z向固定座421和z向振动连接座422，电机本体10的动子和z向振动连接座422连接并将电机的输出力传递至承载平台32a上，z向固定座421与支撑座二32连接。y向音圈电机43包括电机本体10、y向固定座431和y向振动连接座432，电机本体10动子和y向振动连接座432连接并将电机的输出力传递至承载平台32a上，y向固定座431与支撑座二32连接。
29.本实施例中，各个方向的固定座和振动连接座具有类似的结构设计。以x向固定座411为例，电机本体10的两端和x向固定座411固定连接，该连接端连线即沿x方向，由于x向振动连接座412和电机本体10的动子连接，因此当电机本体10的动子发生微振动时，其由于被x向固定座411固定于沿x方向，因此振动被x向振动连接座412以x方向传递到检测平台1上。其余y方向和z方向的振动传递类似，不再赘述。
30.如图1所示，角座二44上连接有加速度传感器7。x向音圈电机41、z向音圈电机42和y向音圈电机43驱动产生振动时，通过加速度传感器7构成反馈系统，对实验台进行主动隔振与微振动模拟。
31.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
32.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，其特征在于，包括检测平台（1）、弹性支撑单元（2）、结构支撑单元（3）和振动单元（4），弹性支撑单元（2）的一端与结构支撑单元（3）连接，弹性支撑单元（2）的另一端与检测平台（1）连接；振动单元（4）的振动端与检测平台（1）连接，振动单元（4）的固定端与结构支撑单元（3）连接；结构支撑单元（3）的底部与地面固定连接；所述弹性支撑单元（2）包括气囊（21）、角座一（22）和气泵（23），气囊（21）的一端与支撑座一（31）连接，气囊（21）的另一端通过角座一（22）连接于检测平台（1）的对角处侧面一（8）上；气泵（23）通过管路与气囊（21）连接；所述结构支撑单元（3）包括支撑座一（31）和支撑座二（32），支撑座一（31）与弹性支撑单元（2）连接，支撑座二（32）与振动单元（4）连接；所述振动单元（4）包括x向音圈电机（41）、z向音圈电机（42）、y向音圈电机（43）和角座二（44），x向音圈电机（41）、z向音圈电机（42）和y向音圈电机（43）的固定端均连接于支撑座二（32）上，x向音圈电机（41）、z向音圈电机（42）和y向音圈电机（43）的振动端通过角座二（44）连接于检测平台（1）的对角处侧面二（9）上。2.根据权利要求1所述的微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，其特征在于，所述弹性支撑单元（2）、支撑座一（31）、支撑座二（32）、振动单元（4）均具有四组；检测平台（1）为一长方体状大理石平台，弹性支撑单元（2）的一端与检测平台（1）的对角处侧面一（8）连接，振动单元（4）与检测平台（1）的对角处侧面二（9）连接。3.根据权利要求2所述的微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，其特征在于，所述支撑座二（32）顶部为一承载平台（32a），x向音圈电机（41）、z向音圈电机（42）和y向音圈电机（43）依次排列且各自的固定端连接于承载平台（32a）上。4.根据权利要求3所述的微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，其特征在于，所述x向音圈电机（41）包括电机本体（10）、x向固定座（411）和x向振动连接座（412），电机本体（10）的动子和x向振动连接座（412）连接并将电机的输出力传递至承载平台（32a）上，x向固定座（411）与支撑座二（32）连接。5.根据权利要求4所述的微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，其特征在于，所述z向音圈电机（42）包括电机本体（10）、z向固定座（421）和z向振动连接座（422），电机本体（10）的动子与z向振动连接座（422）连接并将电机的输出力传递至承载平台（32a）上，z向固定座（421）与支撑座二（32）连接。6.根据权利要求5所述的微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，其特征在于，所述y向音圈电机（43）包括电机本体（10）、y向固定座（431）和y向振动连接座（432），电机本体（10）的动子和y向振动连接座（432）连接并将电机的输出力传递至承载平台（32a）上，y向固定座（431）与支撑座二（32）连接。7.根据权利要求6所述的微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，其特征在于，所述角座二（44）上连接有加速度传感器（7）。

技术总结
本发明涉及地面微振动实验测试设备技术领域，尤其涉及一种微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台，包括检测平台、弹性支撑单元、结构支撑单元和振动单元，弹性支撑单元的一端与结构支撑单元连接，弹性支撑单元的另一端与检测平台连接；振动单元振动端与检测平台连接，固定端与结构支撑单元连接；结构支撑单元底部与地面固定连接。本发明涉及的一体化实验平台结构简单紧凑，可通过弹性支撑单元实现重力平衡，在提供重力平衡的作用的同时对地面振动进行被动抑制，同时通过振动单元提供主动隔振与微振动模拟功能，极大的简化了实验系统。极大的简化了实验系统。极大的简化了实验系统。


技术研发人员：秦超 徐振邦 周洪海 贺帅 许丹
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：2023.09.13
技术公布日：2023/10/20