[发明专利]一种适用于大振幅和宽频带的主被动一体化减隔振装置

说明书

技术领域

本发明属于振动控制领域，尤其涉及一种适用于大振幅和宽频带的主被动一体化减隔振装置。

背景技术

从民用工业到国防领域，很多仪器设备(比如光刻机、机床、仪器仪表、航天系统、武器系统、天文望远镜、建筑桥梁、文物等等)对振动环境的要求越来越苛刻，必须对这些仪器设备进行振动隔离或减振处理。在众多应用领域中，学术界和工业界对精密仪器设备的微振动控制或抑制需求越来越强烈。

减振隔振的应用领域非常宽广，不同应用领域的隔振技术特点和方法差异较大。概括起来，目前公知的隔振方法主要有三种类型：通过在原结构中增加阻尼材料和弹簧原件的被动隔振；通过控制的方法改变系统阻尼和刚度参数进而实现振动抑制的半主动隔振；通过能量注入和一定的振动控制策略实现振动抑制的主动振动控制。针对精密仪器设备(例如精密光学系统、航天器摄像头等)的振动抑制，其特点是振动幅值相对较小，频率范围宽，低至0.01Hz，而且振动控制精度要求较高，常规的被动隔振技术限于低频效果差、体积和重量大等不足，很难直接应用于精密仪器设备的减隔振。

目前，常见的主动振动控制中的执行机构一般为压电驱动器、磁致伸缩驱动器、气动/液压驱动器或电磁驱动器等。其中压电驱动器利用逆压电效应原理，在压电晶体上施加交变电场，压电晶体就会在某一方向上产生交变的机械应变，实现振动输出，由于其优良的性能，例如：激振原理简单、输出力大、分辨力能达到纳米量级，成为精密振动控制的很好选择。但是压电驱动器的输出位移很小，一般只有几十微米，不能直接用于振动幅值较大的场合。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题，针对精密仪器设备的减振致稳，而提供一种适用于大振幅和宽频带的主被动一体化减隔振装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种适用于大振幅和宽频带的主被动一体化减隔振装置，包括复合弹性位移放大机构、安装在所述复合弹性位移放大机构内的压电陶瓷驱动器、振动控制器、功率放大器和传感器；

所述复合弹性位移放大机构为六边形结构，所述复合弹性位移放大机构包括两条相对且长度相等的短边和四条长度相等的长边，所述压电陶瓷驱动器的两端分别与所述复合弹性位移放大机构的两条短边刚性连接；

所述复合弹性位移放大机构的四条长边上均设置有阻尼层；

所述复合弹性位移放大机构其中一组相邻的两条长边交点为用于支撑固定被隔振试件的刚性上端部，所述复合弹性位移放大机构另外一组相邻的两条长边交点为刚性下端部；

所述传感器安装在所述被隔振试件上，所述传感器的信号输出端通过信号线与所述振动控制器的信号输入端电连接，所述振动控制器的信号输出端与所述功率放大器的信号输入端电连接，所述功率放大器的信号输出端通过压电陶瓷电源线与所述压电陶瓷驱动器电连接。

优选地，所述复合弹性位移放大机构的四条长边在厚度方向上均采用相同的多根柔性臂组成的叠层结构，相邻两层所述柔性臂之间设置有所述阻尼层。

优选地，所述压电陶瓷驱动器为堆叠型压电陶瓷结构或封装压电陶瓷结构。

优选地，所述传感器为位移传感器、加速度传感器或者力传感器。

优选地，所述阻尼层为橡胶阻尼层或者聚合物阻尼层。

优选地，所述刚性上端部和所述刚性下端部均设置有螺纹孔。

优选地，所述阻尼层采用自由阻尼材料或约束阻尼材料的结构阻尼形式嵌入到所述复合弹性位移放大机构中。

本发明的有益效果在于：

本发明可实现精密仪器设备的较大振幅和宽频带的主被动一体化减振，阻尼层嵌入到复合弹性位移放大机构中，与压电陶瓷驱动器的主动隔振配合，实现宽频带振动控制，此外复合弹性位移放大机构还将压电陶瓷驱动器的输出位移放大，从而确保了较大振幅的振动输出，具有推广使用的价值。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明所述复合弹性位移放大机构的结构示意图；

图中：1-压电陶瓷驱动器，2-复合弹性位移放大机构，3-阻尼层，4-柔性臂，5-柔性臂，6-螺纹孔，7-刚性上端部，8-刚性下端部，9-压电陶瓷电源线，10-被隔振试件，11-传感器，12-信号线，13-振动控制器，14-功率放大器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：