1引言

位移的測量在工業(yè)生產(chǎn)中被大量采用，而且在許多場合是非常必要的。電磁振動臺是一種以磁場能為媒介，可以實現(xiàn)由電能到機(jī)械能轉(zhuǎn)換的大功率換能 器。在控制系統(tǒng)控制下，超大功率放大器驅(qū)動振動臺工作，振動臺可以產(chǎn)生位移范圍達(dá)51mm，頻率從5一300Hz的正弦振動，并且其推動力可以達(dá)數(shù)噸。因 此電磁振動臺在國防工業(yè)、航空航天工業(yè)振動環(huán)境試驗中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，電磁振動臺在圍繞臺面中心作大位移快速振動實驗時，由于機(jī)械設(shè)計或其它偶然 因素的影響，臺面經(jīng)常偏離中心，如果偏心嚴(yán)重，則會損壞振動臺上試驗品和振動臺本身，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。針對這一問題，國際和國內(nèi)采用了各種各樣的對中方 法，有機(jī)械的，有激光的，有充放氣的，但效果并不理想。針對電磁振動臺中的這一問題，本文發(fā)展了一種新型的大位移測量方法，并將這一方法應(yīng)用到國產(chǎn)電磁振 動臺的自動對中調(diào)節(jié)中，成功地在國內(nèi)首次從技術(shù)上解決了電磁振動臺的電對中問題，擴(kuò)大了電磁振動系統(tǒng)的有效位移長度。

2新型大位移測量原理

基于電渦流效應(yīng)的接近傳感器在國內(nèi)外大量采用，它的原理是:當(dāng)渦流線圈接近金屬導(dǎo)體時，線圈電感會發(fā)生變化，由這一原理，制成了各種各樣的接近傳感器。理論分析與實踐證明，在幾毫米的微小距離內(nèi)，經(jīng)過精心的設(shè)計與加工，可以制作出線性非常優(yōu)越的接近傳感器。

圖1是接近傳感器示意圖，它由電渦流頭和放大器兩部分組成，該放大器應(yīng)加入負(fù)電源。當(dāng)電渦流頭與金屬鋁板之間的距離在0.5二6~之間線性變化時，輸出電壓在一0.84一一10V之間線性變化，圖2為在工廠實測數(shù)據(jù)示意圖，縱坐標(biāo)為距離，橫坐標(biāo)為輸出電壓。

其中，距離利用塞規(guī)測定。由圖可以看出，在0.5一6mm之間，該傳感器的線性非常好。這一線性接近傳感器為我們提供了一種很好的大位移測量方 法的物質(zhì)基礎(chǔ)。具體思路是這樣的:如圖3，讓工廠加工一塊如圖所示的金屬鋁三角形劈，其中八B長度由所測量的位移大小決定，BC長為5.smm，保證電渦 流頭到達(dá)底部BC處時，距劈為0.smm;在頂部A處時，距劈為6mm。實際測量位移時，由于電渦流頭連接外測量電路，可以將三角劈與運動體相連，將電渦 流頭與臺座相連。于是，電渦流頭輸出電壓值可以反映運動體的位移。綜上所述，采用三角劈，并結(jié)合線性接近傳感器可以很好地實現(xiàn)大位移無接觸測量。

3 基于該位移測量方法的電磁振動臺對中方法

有了上述測量大位移的新方法，我們可以很容易地解決電磁振動臺的對中間題。具體思路是這樣的:如圖3，考慮到振動臺最大位移為51~，并留有裕 度。取AB長為60mm，按上面所設(shè)置的間距，臺面振動過程中，由于留有足夠空隙，不會發(fā)生碰撞。把劈固定在振動臺上，將電渦頭固定在臺座上，當(dāng)臺面上下 振動時，電渦頭與三角劈之間的距離發(fā)生了變化，后面相連的放大器輸出電壓就可以反映臺面的位移。我們已經(jīng)知道當(dāng)間距在0.5一6mm之間變化時，電渦頭所 帶的單電源放大器輸出在一0.82一一10.07V之間變化。平常振動臺未加電時，調(diào)節(jié)電渦頭指向臺體機(jī)械零位，該位置設(shè)置在平行于底邊Bc的中線DE 處，然后，采用圖4電路檢測振動臺臺面中心的偏移情況。

如圖4所示，在機(jī)械零位時，讓電渦頭對準(zhǔn)AB和AC的中線(參見圖3)，調(diào)節(jié)電位器VR，使Al輸出為0，如果振動臺在臺面中心上下振動，則輸 出上下對稱的正弦波。這樣加在u;與u:之間為絕對值相等的正負(fù)電壓，RS與R6中間點的電位尸為。。如果臺體不在臺面中心振動，則尸不為O。尸的大小和 正負(fù)可以分別反映振動臺振動過程中，偏離臺面中心的程度和偏離方向。通過運算放大器氣引出該電壓值。然后再如圖5所示，將該偏差電壓引入振動臺閉環(huán)控制系 統(tǒng)中，用VR調(diào)節(jié)反饋量大小。實踐證明，采用該電路的對中方法很好地解決了振動臺臺面振動過程中的動態(tài)對中問題。

圖6是振動臺在下交越點11.6H:，振幅為slmm做正弦振動時，圖4中運放Al的輸出示波圖?？梢姴ㄐ问巧舷路禐?.38v;上下對稱的正弦波，這表明對中效果良好。

4結(jié)束語

本文提出了一種基于線性接近傳感器的大范圍位移測量方法，該方法測量位移范圍大、線性好、非接觸，并且該方法已經(jīng)成功地應(yīng)用于電磁振動臺動態(tài)對 中系統(tǒng)中，在國內(nèi)首次解決了電磁振動臺的電對中問題。而且推廣該方法，可形成一種新型有效的位移測量方法，比較好地解決工程中的實際間題。

摘自：中國計量測控網(wǎng)