【摘 要】
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区别于传统的相对式测振方法,绝对式测振手段的应用一直是备受关注的,而对于低频、弱振动信号的检测又是绝对式测振方法的重要应用领域。本文设计了以磁悬浮效应为主体的低频
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区别于传统的相对式测振方法,绝对式测振手段的应用一直是备受关注的,而对于低频、弱振动信号的检测又是绝对式测振方法的重要应用领域。本文设计了以磁悬浮效应为主体的低频、弱振动信号检测系统,属于绝对式测振系统,悬浮模块与测量系统壳体无机械连接,应用光电位移传感器标定悬浮位置,使得悬浮模块能量损耗较小,改善测试系统的静态特性和动态特性,具有更高的灵敏度。测量控制电路通过检测光电位移传感器的输出电压来控制电磁铁中的电流,形成闭环控制。因此利用磁悬浮效应对低频、弱振动信号进行检测研究具有重要的意义。本文研究了基于磁悬浮效应的测振系统,由电磁铁、悬浮模块、光电位移传感器、信号处理电路等组成。首先对各功能部分的原理进行数学建模,推导了电磁力方程和动力学方程,并根据光电位移传感器的工作特性确定了磁悬浮系统的控制电路;根据数学模型确立的悬浮位置,通过ANSOFT磁场仿真软件模拟了悬浮过程的磁力线和磁感应强度分布,对磁悬浮模块的工作区域进行了初步规划,从理论上验证了系统的测振可行性。其次,对磁悬浮振子系统构建仿真电路,通过外加低频、弱振动信号,从理论上研究确定了系统的最低工作频率以及最低工作加速度,标定了系统的频率和加速度测量范围。再次,通过小波分析模拟固有频率信号和磁悬浮测振信号和外界噪声,成功按频率成分分离了三者并放大输出;然后应用标准振动实验平台施加低频振动信号实验,验证了系统的低频测振可靠性,与陀螺仪加速度计的对比实验表明磁悬浮效应系统具有优异的低频、弱振动信号处理分析能力。最后,对磁悬浮系统的应用进行研究,对电梯的实际运行进行了测量,实验结果表明,磁悬浮系统对于实际应用中的弱振动信号具有良好的检测能力,磁悬浮效应测振系统在更多低频、弱振动信号检测场合将会有更好的应用。
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