非接觸式電磁激振器技術方案

一、前言

非接觸式電磁激振器是研究材料結構動態性能特性的測試（頻率、諧振頻率、振幅的測試）的重要儀器之一。它與其他激振器比較，具有五個優點：

1、與試件不接觸，對試件無附加質量和附加剛度影響，測振準確度高。

2、頻率范圍寬。

3、適用于一切導電（磁性非磁性）試件。

4、噪音小。

5、成本小，體積小，質量小，結構簡單，便于維護。

國外在六十年代已有使用，國內七十年代開始研制，到現在已經有針對不同用途的多種型號研制成功。現有激振器基本上能滿足各種不同激振試驗的要求。由于非接觸式激振器具有以上優點，它在航空、航天、原子能、燃氣輪機等領域被推廣應用，頗受歡迎。

二、非接觸式電磁激振器原理

非接觸式激振器與電磁振動臺在產生激振力的原理是類似的。所不同的是，非接觸式電磁激振器使被激振試件內產生電渦流代替了電磁振動臺的動圈電流，并且激振力可直接作用于被激試件。

1: 電渦流的產生

根據電磁感應定律，變化的磁場穿過導電體時，在導電體內將產生感應電動勢，并生成感應電流。如導電體是金屬薄板電阻率為ρ，將其插入交變磁場中，讓磁感線垂直地穿過薄板，設板平面的磁場強度為 B=B（x，y，z），當磁感線穿過薄板時，板內將產生感應電場 E，則 E在任意閉合環路 C 的線積分等于穿過環路 C 的磁通的變化率。

∫E• dr=−∂φ/∂t

其中：φ=∫∫S• ds

當磁場由交流線圈產生，且電路在非飽和狀態下工作時，磁感應強度B可以用簡諧函數表:B=1.414Bo sin2πft

2：激振力的產生

根據電磁學基本公式：F=Bm²S/2µ。指出：激振線圈通過鐵芯建立磁場，并對被激工件產生吸力，吸力大小在間隙一定時與參數Bm、S、µ。有關。

其中：Bm：平均磁感應強度；

      S： 鐵芯每極截面積；

      µ。：真空中的導磁系數

3：電磁激器結構：

1. 主要有以下四個部分組成：

（1）、激磁線圈：包括直流偏磁繞組二部分，其中Ia為直流偏磁繞組，它使激振器產生一個預置偏磁力，決定激振器的直流工作點，并直接影響激振器的激力的幅值；Id為交流激磁繞組，它使激振器產生一個正弦的交變激振力。調節激振器交流繞組激勵輸入。即可改變激振力的大小。

（2）鐵芯：根據電磁學基本公式：F=Bm²S/2µ。指出：激振線圈通過鐵芯建立磁場，并對被激工件產生吸力，吸力大小在間隙一定時與參數Bm、S、µ。有關。

（3）測力線圈：用來監視激振器力輸出的大小。當激振器鐵芯中產生交變磁通時，測力線圈中產生感應電勢，如果把該電勢進行積分，就得到積分電壓∫edt，公式：F1=B。B1S/µ。=-B0/nµ。∫edt中指出激振力F與∫edt成正比。經過適當標定，找出F1與∫edt的比例關系，就能把積分電壓值轉換成力的量值。

（4）殼體：它由非導磁的鋁合金材料制成，能使激振器與安裝部位之間進行隔磁。

三：技術參數要求

1、   大激振力：100Kgf

1. 工作頻率范圍：1—1KHz
2. 激振器與被激構件間隙：0.5±0.1(mm)
3. 激振力波形失真度：小于5%