[实用新型]一种基于压电反馈控制的频率可调阶梯梁式动力吸振器

说明书

技术领域

本实用新型属于机械振动减振技术领域，具体涉及的是一种基于压电反馈控制 的频率可调阶梯梁式动力吸振器。

背景技术

动力吸振器能有效抑制频率变化较小的设备振动，由于结构简单，价格相对低 廉和易于实施，在机械工程、航空航天、交通运输领域的振动控制中得到了广泛应 用，目前已成为控制振动的重要手段之一。当动力吸振器的固有频率等于外激励频 率时，可以大幅降低被控结构的振动。

动力吸振器一般可分为被动式和半主动式两大类。其中被动式动力吸振器只能 用于控制特定某一频段的振动，其有效控制频段相对较窄。当外激励频率远离动力 吸振器固有频率时，被动式动力吸振器就会失效。为了拓宽动力吸振器的控制频率 范围，可以通过调节吸振器的刚度或者质量，使得吸振器的固有频率能随外激励频 率的变化而变化，这种频率可调的动力吸振器被称为半主动吸振器。

目前的半主动吸振器可分为手动式、机械式、电磁式和磁流变等。手动式吸振 器通过人工方式调节质量块在悬臂梁上的位置，实现吸振器频率的调节(赵存生， 李海峰，朱石坚，悬臂梁动力吸振器的理论分析与试验，噪声与振动控制，2015， 35(4):175-178)。由于采用手动方式，所以实际使用中不太方便。

机械式半主动吸振器一般通过步进电机调节质量块位置或者弹簧刚度，从而调 节吸振器频率(徐振邦，龚兴龙，陈现敏，倪正超，机械自调谐式动力吸振器的研 究，中国机械工程，2009，20(9)：1057-1062)。这类半主动吸振器需要机械驱 动装置、结构相对复杂。

电磁式半主动吸振器通过调节输入电流改变电磁刚度，从而实现吸振器频率的 改变(石新宇，周徐斌，申军烽，黄俊杰，航天器电磁变频吸振器性能分析与测试， 噪声与振动控制，2015，35(5)：60-64)；磁流变半主动吸振器通过调节输入电 流改变磁流变弹性体的刚度，从而调节吸振器频率(李清云，解忠良，杨志荣，塔 娜，饶柱石，磁流变弹性体动力吸振器的实验，噪声与振动控制，2015， 35(4):138-142)。但是这两类吸振器存在电磁泄漏现象。

针对上述半主动吸振器需要机械驱动装置、结构复杂、存在电磁泄漏现象等缺 点，本实用新型提供一种结构简单、频率调节便捷的半主动吸振器。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种结构简单、频率调节便捷的压电反馈控制的频率 可调阶梯梁式动力吸振器。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于压电反馈控制的 频率可调阶梯梁式动力吸振器，其特征在于，由底座、单阶梯梁、压电传感单元、 压电作动单元、信号放大电路和功率放大器组成。底座的下端固定于吸振对象，底 座上端与单阶梯梁一端固定。压电传感单元和压电作动单元粘贴在单阶梯梁表面， 压电传感单元的电极连接信号放大电路输入端，信号放大电路输出端连接功率放大 器输入端，功率放大器输出端连接压电作动单元的电极，构成完整的回路。通过调 节信号放大电路的增益，从而改变压电作动单元两端的电压，由于逆压电效应，压 电陶瓷片两端的电压变化导致悬臂梁刚度发生变化，实现吸振器频率的调节。

本实用新型所述的单阶梯梁的横截面为长方形。

本实用新型所述的单阶梯梁通过焊接或者螺钉与底座相固定。

本实用新型所述的压电传感单元可以是压电薄膜或是压电陶瓷构成。

本实用新型所述的压电作动单元可以是单片压电陶瓷材料或是两片以上压电 陶瓷材料层叠而成。

本实用新型所述的压电传感单元和压电作动单元的形状都为等腰三角形，而且 长度相等。

本实用新型所述的压电传感单元和压电作动单元的底边都位于单阶梯梁与底 座固定端。

本实用新型所述的压电传感单元和压电作动单元可同时粘贴在阶梯梁上表面， 也可同时粘贴在阶梯梁下表面，也可分别粘贴在阶梯梁的上表面和下表面。

本实用新型所述的信号放大电路中增益可以调节。

本实用新型的优势在于：本实用新型结构简单，不需要如何机械传动装置，只 需要通过调节信号放大电路的增益即可调节吸振器的固有频率，所以本实用新型响 应快速，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于压电反馈控制的频率可调阶梯梁式动力吸振器 的模型示意图。

图2为本实用新型所述的基于压电反馈控制的频率可调阶梯梁式动力吸振器 的虚拟支撑类比图。