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摘要：

振動(dòng)臺(tái)廣泛應(yīng)用于測(cè)試產(chǎn)品在壽命周期中是否能承受運(yùn)送或振動(dòng)環(huán)境因素的考驗(yàn)，也能確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)及功能的要求標(biāo)準(zhǔn)。振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的分類與應(yīng)用有哪些？又有哪些必要的測(cè)試設(shè)備呢？

| 振動(dòng)臺(tái) |

振動(dòng)臺(tái)能夠提供產(chǎn)品在制造、運(yùn)輸及使用過程中的振動(dòng)環(huán)境，鑒定產(chǎn)品是否有承受此環(huán)境的能力，用于發(fā)現(xiàn)早期故障，模擬實(shí)際工況考核和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)。振動(dòng)臺(tái)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、航空、航天、通訊、巖土工程、電子電器、汽車制造等行業(yè)。振動(dòng)測(cè)試的目的，在于實(shí)驗(yàn)中做一連串可控制的振動(dòng)模擬，測(cè)試產(chǎn)品在壽命周期中，是否能承受運(yùn)送或振動(dòng)環(huán)境因素的考驗(yàn)，也能確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)及功能的要求標(biāo)準(zhǔn)。

| 振動(dòng)臺(tái)分類 |

振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要有3類：機(jī)械式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、液壓式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。

機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。

特點(diǎn)：推力大、波形差、價(jià)格低廉，適用于低頻（5Hz-80Hz）疲勞實(shí)驗(yàn)。

電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)：把電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。

特點(diǎn)：工作頻率寬（從幾Hz到幾千Hz）波形好、控制方便、價(jià)格較貴，是一般試驗(yàn)室中例行試驗(yàn)常用的品種。

液壓振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)：把液壓能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。

特點(diǎn)：低頻（超低頻）、推力大、負(fù)載能力強(qiáng)、控制方便，但工作上限頻率低（一般以幾十Hz到幾百Hz為上限），價(jià)格昂貴。

電液式振動(dòng)臺(tái)。

使用的頻率范圍為直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力6000kN，振動(dòng)波形為正弦、三角、矩形、隨機(jī)，可做大沖程試驗(yàn)，與輸出力（功率）相比，尺寸相對(duì)較小。

| 振動(dòng)臺(tái)相似模擬試驗(yàn) |

試驗(yàn)?zāi)康?/strong>

研究結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力特性、設(shè)備抗震性能、檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)抗震措施等方面。同時(shí)在原子能反應(yīng)堆、海洋結(jié)構(gòu)工程、水工結(jié)構(gòu)、橋梁工程等領(lǐng)域也起著重大作用。

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基本原理

將實(shí)驗(yàn)對(duì)象放在一個(gè)足夠剛性的臺(tái)面上，通過動(dòng)力加載設(shè)備使得臺(tái)面再現(xiàn)各種類型的振動(dòng)（地震）波，并使實(shí)驗(yàn)對(duì)象隨之產(chǎn)生類似地震作用下的振動(dòng)。

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主要組成（液壓伺服振動(dòng)臺(tái)為例）

液壓源系統(tǒng)、激振器、伺服模擬控制器、臺(tái)面、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、試驗(yàn)傳感器、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)等。

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)應(yīng)用案例

橋梁抗震性能試驗(yàn)

近年來研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)Φ卣饎?dòng)的頻譜特性十分敏感，地震響應(yīng)差異較大，且橋墩墩底較墩梁固結(jié)處對(duì)行波效應(yīng)更為敏感，因此通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究在役連續(xù)剛構(gòu)橋發(fā)生材料性能劣化后的地震響應(yīng)是必要的。

選?、蝾悎?chǎng)地地震波El Centro波，Ⅲ類Taft波。試驗(yàn)按從小到大的順序輸入地震波峰值加速度，依次對(duì)結(jié)構(gòu)模型施加125~1000gal的峰值加速度來對(duì)應(yīng)實(shí)際地震烈度的6(0.05gal)~9度（0.4gal）。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)為加速度與位移的峰值。

擋結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)

懸臂式擋土墻作為一種輕型支擋構(gòu)筑物，應(yīng)用于公路、鐵路和城市交通等生命線工程。該結(jié)構(gòu)依靠墻體和墻底板上部填土(包括荷載)的重量保持穩(wěn)定，進(jìn)而共同抵抗填土側(cè)向推力，具有自重輕、施工快速、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好等特點(diǎn)。

主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)為擋土墻的內(nèi)部土壓力、加速度、動(dòng)位移和應(yīng)變。

古建筑動(dòng)力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)

以西安小雁塔為例，對(duì)磚石古塔進(jìn)行地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)是研究其整體抗震性能有效手段。利用1/8縮尺比例的結(jié)構(gòu)模型，對(duì)其進(jìn)行了模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析其在不同地震波、不同地震加速度下的破壞形態(tài)、動(dòng)力特性、動(dòng)力響應(yīng)及其變化規(guī)律，可為類似磚石古塔結(jié)構(gòu)的研究和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

汽車整車/白車身NVH試驗(yàn)

NVH（Noise、Vibration、Harshness）是指噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度，是衡量汽車制造質(zhì)量的一個(gè)綜合性問題。車輛的NVH問題是國(guó)汽車業(yè)各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)關(guān)注的問題之一。有統(tǒng)計(jì)資料顯示，整車約有1/3的故障問題和1/5的售后問題是和車輛的NVH問題有關(guān)系，而各大公司有近20%的研發(fā)費(fèi)用消耗在解決車輛的NVH問題上。

機(jī)械零部件疲勞試驗(yàn)

疲勞試驗(yàn)可以預(yù)測(cè)材料或構(gòu)件在交變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，一般該類試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，所需設(shè)備比較復(fù)雜，但是由于一般的力學(xué)試驗(yàn)如靜力拉伸、硬度和沖擊試驗(yàn)，都不能夠提供材料在反復(fù)交變載荷作用下的性能，因此對(duì)于重要的零構(gòu)件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)是必須的。

金屬材料疲勞試驗(yàn)的一些常用試驗(yàn)方法通常包括單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法、升降法、高頻振動(dòng)試驗(yàn)法、超聲疲勞試驗(yàn)法、紅外熱像技術(shù)疲勞試驗(yàn)方法等。

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)傳感器及設(shè)備

三軸應(yīng)變式加速度傳感器

ARM-A-T小型3軸電阻應(yīng)變式加速度傳感器，可用于機(jī)械、汽車、船舶、土木工程和建筑領(lǐng)域中。

特點(diǎn)：

小型輕量級(jí)的應(yīng)變式傳感器
重量和體積為常規(guī)傳感器的1/2
三軸的重心位置一致

單軸加速度傳感器

ARF-A加速度傳感器用于測(cè)量機(jī)械、汽車、船舶、土木工程結(jié)構(gòu)和建筑物等受振動(dòng)時(shí)的加速度。該傳感器小型輕量，并可測(cè)量直流電平。

特點(diǎn)：

直流電平測(cè)量
結(jié)構(gòu)緊湊
易于安裝

低頻拾振器

BY-S07型低頻振動(dòng)傳感器可用于如下情況的低頻振動(dòng)監(jiān)測(cè)：

地面和各種結(jié)構(gòu)物的脈動(dòng)測(cè)量及振動(dòng)監(jiān)測(cè)。
一般工程結(jié)構(gòu)如橋梁、樓房、港口、大壩、海洋平臺(tái)、風(fēng)塔風(fēng)機(jī)等各種振動(dòng)試驗(yàn)中的振動(dòng)測(cè)量及監(jiān)測(cè)。
諸如水輪發(fā)電機(jī)組等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)測(cè)量。
隔振平臺(tái)等的微弱振動(dòng)測(cè)量和隔振效果評(píng)價(jià)。
諸如懸索橋等高柔結(jié)構(gòu)的超低頻大幅值測(cè)量。
其他低頻超低頻振動(dòng)測(cè)量。

頂桿式位移傳感器

SDP-E位移傳感器是一種一般用途的應(yīng)變型傳感器，采用產(chǎn)生應(yīng)變的懸臂式設(shè)計(jì)，該傳感器可在對(duì)很小位移保持高靈敏度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定測(cè)量。SDP-200E/-300E還提供具有兩個(gè)獨(dú)立輸入/輸出的雙輸出型號(hào)。

特點(diǎn)：

便于視覺觀察
穩(wěn)定性
易于操作

拉線式位移傳感器

DP-G位移傳感器設(shè)計(jì)用于大位移量的測(cè)量。一條不銹鋼絲被拉伸出用來測(cè)量位移，發(fā)生位移與否鋼絲張力都是恒定的。該傳感器小型輕量，精確度高。

特點(diǎn)：

小型輕量
大位移量測(cè)量
鋼絲張力恒定
鋼絲松脫的防范機(jī)制提高了穩(wěn)定性
易于操作

激光位移傳感器

激光位移傳感器憑借直徑微小的測(cè)量光斑，可從較遠(yuǎn)距離對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行測(cè)量，適用于結(jié)構(gòu)小巧的零部件的精度測(cè)量。

荷載傳感器

CLL-NA載荷傳感器擁有平面的荷載承載面，適用于圓柱混凝土試樣的載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)將圓柱混凝土試樣直接放置于承載面上。與壓縮計(jì)共同使用，可同時(shí)測(cè)量荷載和應(yīng)力。

特點(diǎn)：

不同尺寸的試樣有標(biāo)記來指導(dǎo)放置
易于操作

應(yīng)變片

TML公司專業(yè)生產(chǎn)各類型應(yīng)變片，專門用于不同的被測(cè)測(cè)量。其中有專用于混凝土、巖石等材料的專用應(yīng)變計(jì)。

用于混凝土表面的長(zhǎng)柵長(zhǎng)應(yīng)變片
用于混凝土表面的長(zhǎng)柵長(zhǎng)金屬基底應(yīng)變片
混凝土/砂漿的內(nèi)部應(yīng)變測(cè)量：PMF系列

應(yīng)變式傳感器

KM系列應(yīng)變傳感器設(shè)計(jì)用于混凝土、砂漿、合成樹脂等材料固化過程中的應(yīng)變測(cè)量。

特點(diǎn)：

可用于擋土墻、鋼支柱、板樁等的表面應(yīng)變測(cè)量
自溫度補(bǔ)償傳感器，線性熱膨脹系數(shù)接近混凝
低彈性模量允許在固化的早期階段進(jìn)行內(nèi)部應(yīng)變測(cè)量

微型土壓力計(jì)

PDA-PB和PDB-PB超小壓力傳感器的敏感元件直徑為7.6mm，厚度為2mm，并且擁有簡(jiǎn)單的防水結(jié)構(gòu)，因此可用于短時(shí)間的水下測(cè)量。

特點(diǎn)：

小型，易于操作
模型測(cè)試的理想選擇，可用于水下測(cè)量

微型孔隙水壓力計(jì)

KPE-PB小型孔隙水壓力計(jì)可用于模型試驗(yàn)中的孔隙水壓力測(cè)量，具有抗側(cè)向壓力的雙重結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。

特點(diǎn)：

雙重結(jié)構(gòu)不受外部側(cè)向壓力影響
結(jié)構(gòu)小巧，易于操作

動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)

TMR-300系列是一款小型多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可根據(jù)測(cè)量目的連接多種傳感器測(cè)量單元。它小型輕量，不僅可以在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)如機(jī)械、橋梁等有限空間內(nèi)輕松安裝，而且可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)物體如汽車、飛機(jī)和船舶上的測(cè)量。

主要參數(shù)：

支持多種傳感器輸入，如應(yīng)變、溫度、電壓、轉(zhuǎn)速等
最多測(cè)量80通道（同步連接4臺(tái)控制單元最多可測(cè)320通道）
單元間的分布連接
支持高分辨率模式（0.1×10-6）（全橋應(yīng)變單元和應(yīng)變1G2G4G單元）
采樣速度最高達(dá)100kHz
提供USB和LAN接口
最大支持32G SD卡
斷電恢復(fù)后自動(dòng)重啟測(cè)量
配備UPS電路
DC電源供電
結(jié)構(gòu)緊湊防振，適于車載測(cè)量
可根據(jù)需要組合多種測(cè)量單元

振動(dòng)信號(hào)采集與分析系統(tǒng)

德維創(chuàng)通用型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是目前性能比較綜合的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其配合不同的采集板卡，可測(cè)量應(yīng)變、電壓、電流、IEPE、電阻、電位計(jì)等不同信號(hào)。可多通道同步測(cè)量振動(dòng)信號(hào)。A系列一體化機(jī)箱設(shè)計(jì)，集成了數(shù)據(jù)采集與分析。使測(cè)量更加便攜和方便，隨時(shí)隨地都能進(jìn)行復(fù)雜的測(cè)試和數(shù)據(jù)分析處理。

主要參數(shù)：

每通道采樣率：200kHz
集成數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，一體機(jī)設(shè)計(jì)
內(nèi)部存儲(chǔ)120GSSD
接口類型：網(wǎng)絡(luò)接口
電壓: 最高量程±10V,單端或差分輸入,AC/DC耦合
橋路: 全橋/半橋/1/4橋,帶橋路校準(zhǔn)功能
ICP: 4 mA 恒流源激勵(lì)
溫度: Pt100 ~ Pt 2000
電位計(jì):10 Ω~ 30 kΩ 電阻

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