基于簧片和十字簧系統(tǒng)的超低頻隔振裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于簧片和十字簧系統(tǒng)的超低頻隔振裝置，涉及絕對(duì)重力測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本裝置是：在底座上垂直設(shè)置有底座夾板簧片的左右端分別通過動(dòng)簧片夾和定簧片夾分別固定于動(dòng)片夾板的左側(cè)和底座夾板的右側(cè)；反射棱鏡和動(dòng)片夾板的左側(cè)通過螺釘連接；十字簧系統(tǒng)分別固定在底座夾板及動(dòng)片夾板上；在動(dòng)片夾板下面設(shè)置有調(diào)零螺釘；在底座夾板上端設(shè)有反饋系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)的線圈和反饋電路連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，通過反饋電路使整個(gè)隔振系統(tǒng)對(duì)3～6s地脈動(dòng)信號(hào)有較為理想的隔振效果，為高精度絕對(duì)重力儀研制提供了良好的技術(shù)支撐。
【專利說明】
基于簧片和十字簧系統(tǒng)的超低頻隔振裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及絕對(duì)重力測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于簧片和十字簧系統(tǒng)的超低頻隔振裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隔振系統(tǒng)是絕對(duì)重力儀的關(guān)鍵技術(shù)之一，隔振系統(tǒng)的隔振能力制約著絕對(duì)重力儀觀測(cè)精度，同時(shí)隔振系統(tǒng)在航空航天、光學(xué)、機(jī)械加工、醫(yī)療及制造業(yè)等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。
[0003]彈簧隔振系統(tǒng)是目前最常見的隔振系統(tǒng)，長(zhǎng)周期彈簧隔振系統(tǒng)主要有主動(dòng)隔振系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)剛度彈簧隔振系統(tǒng)。主動(dòng)隔振典型代表是美國(guó)MiCr〇-9LaC〇Ste公司的超長(zhǎng)彈簧系統(tǒng)，通過LED測(cè)量隔振對(duì)象與支架的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，再利用線圈補(bǔ)償該運(yùn)動(dòng)，保持被隔振對(duì)象的相對(duì)靜止，達(dá)到隔離低頻振動(dòng)的效果；機(jī)械負(fù)剛度彈簧隔振系統(tǒng)的典型代表是美國(guó) MinuSK隔振臺(tái)，它利用機(jī)械負(fù)剛度彈簧抵消主支撐彈簧的剛度，降低整個(gè)系統(tǒng)的剛度，達(dá)到隔離低頻振動(dòng)的效果。無論是超長(zhǎng)彈簧還是MinuSK隔振臺(tái)，它們的機(jī)械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)都非常復(fù)雜，需要精密的設(shè)計(jì)和加工機(jī)械系統(tǒng)等。
[0004]需要隔離低頻的振動(dòng)噪聲，彈簧的諧振周期應(yīng)盡可能長(zhǎng)。但是彈簧的諧振周期與彈簧的實(shí)際長(zhǎng)度是相關(guān)的，其周期越長(zhǎng)彈簧長(zhǎng)度越大。在實(shí)際應(yīng)用過程中，彈簧的長(zhǎng)度不可能過大，因此彈簧隔振系統(tǒng)的諧振周期通常不會(huì)太長(zhǎng)，不可能達(dá)到諧振周期為60s的要求， 無法實(shí)現(xiàn)更低頻率的隔振。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于簧片和十字簧系統(tǒng)的超低頻隔振裝置，解決了使用彈簧隔振系統(tǒng)機(jī)械自振周期較短的問題。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:通過電路反饋，使其等效周期穩(wěn)定到30s，能夠有效隔離地面振動(dòng)，S卩3?6s地脈動(dòng)的信號(hào)，使其隔振反射棱鏡保持與地心的相對(duì)靜止，大大提高絕對(duì)重力儀測(cè)量精度。
[0007]具體地說，本裝置包括反饋電路、反饋系統(tǒng)、底座夾板、十字簧系統(tǒng)、簧片、定簧片夾、動(dòng)片夾板、反射棱鏡、動(dòng)簧片夾、調(diào)零螺釘和底座；其位置和連接關(guān)系是:在底座上垂直設(shè)置有底座夾板；簧片的左右端分別通過動(dòng)簧片夾和定簧片夾分別固定于動(dòng)片夾板的左側(cè)和底座夾板的右側(cè)；反射棱鏡和動(dòng)片夾板的左側(cè)通過螺釘連接；十字簧系統(tǒng)分別固定在底座夾板及動(dòng)片夾板上；在動(dòng)片夾板下面設(shè)置有調(diào)零螺釘(通過調(diào)整調(diào)零螺釘使整個(gè)隔振裝置保持零位)；在底座夾板上端設(shè)有反饋系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)的線圈和反饋電路連接。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，通過反饋電路使整個(gè)隔振系統(tǒng)對(duì)地脈動(dòng)信號(hào)(3?6s)有較為理想的隔振效果，為高精度絕對(duì)重力儀研制提供了良好的技術(shù)支撐。【附圖說明】
[0009]圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是十字簧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例架構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:A—支架；B—落體機(jī)構(gòu)；C一本裝置；〇一反饋電路，1一反饋系統(tǒng)，11一螺釘，12—下極板，13一隔環(huán)，14 一上極板，15—磁鋼 16 一線圈，17—電容片底座，18—電容動(dòng)片，19—電容片支架；2—底座夾板，3—十字簧系統(tǒng)，31—十字簧定夾，32一壓板，33—兩對(duì)十字簧，34—十字簧動(dòng)夾；4 一簧片；5—定簧片夾；6—?jiǎng)悠瑠A板；7一反射棱鏡；8—?jiǎng)踊善瑠A；9 一調(diào)零螺釘；10—底座?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本裝置詳細(xì)說明:一、本裝置的總體如圖1，本裝置包括反饋電路0、反饋系統(tǒng)1、底座夾板2、十字簧系統(tǒng)3、簧片4、定簧片夾 5、動(dòng)片夾板6、反射棱鏡7、動(dòng)簧片夾8、調(diào)零螺釘9和底座10;其位置和連接關(guān)系是:在底座10上垂直設(shè)置有底座夾板2;簧片4的左右端分別通過動(dòng)簧片夾8和定簧片夾5分別固定于動(dòng)片夾板6的左側(cè)和底座夾板2的右側(cè)；反射棱鏡7和動(dòng)片夾板6的左側(cè)通過螺釘連接；十字簧系統(tǒng)3分別固定在底座夾板2及動(dòng)片夾板6上；在動(dòng)片夾板6下面設(shè)置有調(diào)零螺釘9(通過調(diào)整調(diào)零螺釘9使整個(gè)隔振裝置保持零位)； 在底座夾板2上端設(shè)有反饋系統(tǒng)1，反饋系統(tǒng)1的線圈16和反饋電路(0)連接。
[0012]工作機(jī)理:如圖1，當(dāng)?shù)卣駝?dòng)帶動(dòng)隔振平臺(tái)底座10振動(dòng)時(shí)，底座夾板2隨地面振動(dòng)，由于慣性作用， 反射棱鏡7保持靜止；而裝在底座夾板2上端的反饋系統(tǒng)1會(huì)測(cè)得參考反射棱鏡7的位移變化，并且將位移變化量轉(zhuǎn)換為電信號(hào);這個(gè)電信號(hào)反饋給反饋電路0,反饋電路0控制線圈16 上電流大小及方向，從而使底座夾板2受到與簧片4彈力大小相等、方向相反的力，從而使本裝置穩(wěn)定在零位;整個(gè)裝置等效周期穩(wěn)定在幾十秒以上，具有較好的隔振性能，從而使反射棱鏡7的位置幾乎不受地振動(dòng)的影響，即保持與地心相對(duì)靜止。
[0013]本裝置主要由簧片4和十字簧系統(tǒng)3組成，通過一個(gè)簧片4和十字簧系統(tǒng)3形成擺式結(jié)構(gòu)，由于單級(jí)擺具有慣性作用，本身具有一定的隔振能力；為拓展低頻端的隔振性能，將裝置固有周期調(diào)整到幾十秒以上;但是由于裝置周期較長(zhǎng)，裝置本身較難穩(wěn)定，檢測(cè)底座10 與反射棱鏡7的相對(duì)位移，通過反饋電路0反饋到線圈16中，裝置形成負(fù)反饋，使整個(gè)裝置周期穩(wěn)定在幾十秒以上。[〇〇14]二、本裝置的功能部件 〇、反饋電路〇反饋電路是一種PID (由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。)控制電路。
[0015] 1、反饋系統(tǒng)1如圖1、2,反饋系統(tǒng)1包括螺釘11、下極板12、隔環(huán)13、上極板14、磁鋼15、線圈16、電容片底座17、電容動(dòng)片18和電容片支架19;其位置和連接關(guān)系是:在底座夾板2上端面的中心，垂直設(shè)置有電容片底座17,在電容片底座17右邊的上方安放有磁鋼15,在電容片底座17右邊的下方固定有下極板12和上極板14,在固定于動(dòng)片夾板6 上的電容片支架19的右側(cè)固定有電容動(dòng)片18;上極板14和下極板12上下疊放，中間是4個(gè)隔環(huán)13，通過4個(gè)螺釘11依次穿過上極板14的4個(gè)穿孔、4個(gè)隔環(huán)13和下極板12的4個(gè)穿孔；線圈16插入磁鋼15內(nèi)，線圈16和反饋電路0連接。
[0016]1)螺釘 11螺釘11是一種通用件。[〇〇17]2)下極板 12下極板12是一種長(zhǎng)方形薄板(鋁片)，其4角設(shè)置有通孔。
[0018]其功能是與上極板14和電容動(dòng)片18形成差分輸出，輸出位移信號(hào)到反饋電路0中。
[0019]3)隔環(huán) 13隔環(huán)13是一種通用件。
[0020]其功能是使極板與裝置絕緣。
[0021]4)上極板 14上極板14與下極板12的結(jié)構(gòu)一樣。
[0022]5)磁鋼 15磁鋼15是一種圓環(huán)形磁鐵塊;固定于電容片底座17上，可使線圈16插入。
[0023]6)線圈16線圈16是用漆包線繞成的且和磁鋼15適配的圓環(huán)形線圈。[〇〇24]其功能是與磁鋼15作用，為裝置提供反饋力。[〇〇25]7)電容片底座17電容片底座17呈左轉(zhuǎn)90度的T形。[0〇26]其功能是連接固定磁鋼15、下極板12和上極板14。
[0027]8)電容動(dòng)片18電容動(dòng)片18是一種長(zhǎng)方形薄板(鋁片)，左側(cè)設(shè)有通孔;固定在電容片支架19右側(cè)上方。 [〇〇28]9)電容片支架19電容片支架19是一種方形薄板(鋁片)；一端連接固定動(dòng)片夾板6,一端固定電容動(dòng)片18。
[0029]2、底座夾板2底座夾板2是一種長(zhǎng)方形雙夾板(薄鋁板);其中間用于固定十字簧系統(tǒng)3的十字簧定夾 31，其下端固定在底座10上。
[0030]其功能是支撐整個(gè)裝置，固定十字簧系統(tǒng)3中的十字簧定夾31和定簧片夾5。[〇〇31]3、十字簧系統(tǒng)3如圖1、3，十字簧系統(tǒng)3包括十字簧定夾31、壓板32、兩對(duì)十字簧33和十字簧動(dòng)夾34; 其位置和連接關(guān)系是:十字簧定夾31固定于底座夾板2中間，在十字簧定夾31的右端面和下端面固定兩對(duì)十字黃33的一端;十字黃動(dòng)夾34固定于動(dòng)片夾板6中間，十字黃動(dòng)夾34其左端面和上端面固定兩對(duì)十字簧33的另一端。
[0032]1)十字簧定夾31十字簧定夾31是一種長(zhǎng)方塊，在其右端面和下端面分別設(shè)置有螺紋孔；通過壓板32和螺釘固定十字簧33的一端;十字簧定夾31固定于底座夾板2中間；其功能是連接底座夾板2和十字簧33。[〇〇33]2)壓板 32壓板32是一種通用件，其上設(shè)置有通孔(和十字簧定夾31的螺紋孔的位置適配)。壓板 32—共有4塊，分別與十字簧定夾31右端面、下端面和十字簧動(dòng)夾34左端面、上端面配合。 [〇〇34]其功能是固定兩對(duì)十字簧33。
[0035]3)兩對(duì)十字簧33兩對(duì)十字簧33是一種由4條長(zhǎng)方形薄板(鈹青銅片)兩兩一對(duì)形成兩對(duì)十字鉸鏈； 其功能是形成兩對(duì)十字鉸鏈，連接十字簧動(dòng)夾34和十字簧定夾31，同時(shí)使十字簧動(dòng)夾 34可以繞十字簧定夾31轉(zhuǎn)動(dòng)。[〇〇36]4)十字簧動(dòng)夾34十字簧動(dòng)夾34和十字簧定夾31的結(jié)構(gòu)相同，在十字簧動(dòng)夾34左端面和上端面分別設(shè)置有螺紋孔；通過壓板32和螺釘固定十字簧33的另一端;十字簧動(dòng)夾34固定于動(dòng)片夾板6中間。 [〇〇37]其功能是連接動(dòng)片夾板6和十字簧33。[0〇38]十字簧系統(tǒng)3的功能是:使底座夾板2與動(dòng)片夾板6通過十字簧33形成鉸鏈，保證動(dòng)片夾板6可以繞十字簧33中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)。[〇〇39]十字簧系統(tǒng)3的工作機(jī)理是:在底座夾板2固定后，十字簧定夾31也隨之固定，兩對(duì)十字簧33形成兩對(duì)十字鉸鏈，將動(dòng)片夾板6與十字簧動(dòng)夾34固定，使動(dòng)片夾板6繞兩對(duì)十字簧片33中心轉(zhuǎn)動(dòng)，保證動(dòng)片夾板6約束在一個(gè)面上運(yùn)動(dòng)。
[0040]4、簧片 4簧片4是一種長(zhǎng)方形薄片(鈹銅合金)，簧片4左端與動(dòng)簧片夾8連接，簧片4右端與定簧片夾5連接。[〇〇41]其功能是使整個(gè)裝置形成一種彈性結(jié)構(gòu)。[〇〇42]5、定簧片夾5定簧片夾5是一種中間有卡槽的長(zhǎng)方形夾塊，定簧片夾5左端與底座夾板2固定，中間的卡槽固定簧片3右端。[〇〇43]其功能是連接簧片4。
[0044]6、動(dòng)片夾板6動(dòng)片夾板6是一種呈C形狀的雙夾板(薄鋁片);其中間用于固定十字簧動(dòng)夾34，其缺口用于觀察十字簧片33;其功能是連接十字簧動(dòng)夾34、線圈15、反射棱鏡7及電容動(dòng)片17。
[0045]7、反射棱鏡7反射棱鏡7是一種通用件。
[0046]其功能是作為被隔振物體，接收落體機(jī)構(gòu)發(fā)出的光束。[〇〇47]8、動(dòng)簧片夾8動(dòng)簧片夾8是一種中間有卡槽的長(zhǎng)方形夾塊，動(dòng)簧片夾8左端連接反射棱鏡7，動(dòng)簧片夾 8右側(cè)連接動(dòng)片夾板6的左端，動(dòng)簧片夾8的卡槽連接簧片4左端。[〇〇48]其功能是連接簧片4。
[0049]9、調(diào)零螺釘9調(diào)零螺釘9是一種通用的螺桿，調(diào)零螺釘9右端插入動(dòng)片夾板6下端。
[0050]其功能是調(diào)整整個(gè)裝置保持零位。
[0051]10、底座 10;底座10是一種圓形塊，底座10下端設(shè)有調(diào)平螺釘，上端固定底座夾板2。[〇〇52]其功能是為整個(gè)裝置提供支撐，同時(shí)使整個(gè)裝置保持水平。[〇〇53]三、本裝置的應(yīng)用本裝置應(yīng)用于絕對(duì)重力儀。
[0054]如圖4，在支架A的上方設(shè)置有落體機(jī)構(gòu)B，本裝置C放置于落體機(jī)構(gòu)B的正下方，本裝置C中的反射棱鏡7和落體機(jī)構(gòu)B的光束對(duì)準(zhǔn)。
[0055]當(dāng)?shù)卣駝?dòng)帶動(dòng)外底座10振動(dòng)時(shí)，底座夾板2隨地面振動(dòng)，由于慣性作用，反射棱鏡7 保持靜止;而裝在底座夾板2上的反饋系統(tǒng)1會(huì)測(cè)得反射棱鏡7的位移變化，并且將位移變化量轉(zhuǎn)換為電信號(hào);這個(gè)電信號(hào)反饋給反饋電路〇,反饋電路〇控制反饋線圈16上電流大小及方向，使動(dòng)片夾板6受到與簧片4彈力大小相等、方向相反的力，從而使本裝置穩(wěn)定在零位； 整個(gè)裝置等效周期穩(wěn)定在幾十秒以上，具有較好的隔振性能，反射棱鏡7的位置幾乎不受地振動(dòng)的影響，即保持與地心相對(duì)靜止。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于簧片和十字簧系統(tǒng)的超低頻隔振裝置，其特征在于:包括反饋電路(〇)、反饋系統(tǒng)(1)、底座夾板(2)、十字簧系統(tǒng)(3)、簧片(4)、定簧片夾 (5)、動(dòng)片夾板(6)、反射棱鏡(7)、動(dòng)簧片夾(8)、調(diào)零螺釘(9)和底座(10);其位置和連接關(guān)系是:在底座(10)上垂直設(shè)置有底座夾板(2);簧片(4)的左右端分別通過動(dòng)簧片夾(8)和定簧片夾(5)分別固定于動(dòng)片夾板(6)的左 側(cè)和底座夾板(2)的右側(cè)；反射棱鏡(7 )和動(dòng)片夾板(6 )的左側(cè)通過螺釘連接；十字簧系統(tǒng)(3)分別固定在底座夾板(2)及動(dòng)片夾板(6)上；在動(dòng)片夾板(6)下面設(shè)置有調(diào)零螺釘(9);在底座夾板(2)上端設(shè)有反饋系統(tǒng)(1)，反饋系統(tǒng)(1)的線圈(16)和反饋電路(0)連接。2.按權(quán)利要求1所述的超低頻隔振裝置，其特征在于:所述的反饋系統(tǒng)(1)包括螺釘(11)、下極板(12)、隔環(huán)(13)、上極板(14)、磁鋼(15)、線 圈(16)、電容片底座(17)、電容動(dòng)片(18)和電容片支架(19);其位置和連接關(guān)系是:在底座夾板(2)上端面的中心，垂直設(shè)置有電容片底座(17)，在電容片底座(17)右邊的 上方安放有磁鋼(15)，在電容片底座(17)右邊的下方固定有下極板(12)和上極板(14)，在 固定于動(dòng)片夾板(6)上的電容片支架(19)的右側(cè)固定有電容動(dòng)片(18);上極板(14)和下極 板(12)上下疊放，中間是4個(gè)隔環(huán)(13)，通過4個(gè)螺釘(11)依次穿過上極板(14)的4個(gè)穿孔、4 個(gè)隔環(huán)(13)和下極板(12)的4個(gè)穿孔；線圈(16)插入磁鋼(15內(nèi))，線圈(16)和反饋電路(0)連接。3.按權(quán)利要求1所述的超低頻隔振裝置，其特征在于:所述的十字簧系統(tǒng)(3)包括十字簧定夾(31)、壓板(32)、兩對(duì)十字簧(33)和十字簧動(dòng)夾 (34)；其位置和連接關(guān)系是:十字簧定夾(31)固定于底座夾板(2)中間，在十字簧定夾(31)的右端面和下端面固定 兩對(duì)十字簧(33)的一端;十字簧動(dòng)夾(34)固定于動(dòng)片夾板(6)中間，十字簧動(dòng)夾(34)其左端 面和上端面固定兩對(duì)十字簧(53)的另一端；十字簧定夾(31)是一種長(zhǎng)方塊，在其右端面和下端面分別設(shè)置有螺紋孔；通過壓板(32)和螺釘固定十字簧(33)的一端;十字簧定夾(31)固定于底座夾板2中間； 兩對(duì)十字簧(33)是一種由4條長(zhǎng)方形薄板兩兩一對(duì)形成兩對(duì)十字鉸鏈。
【文檔編號(hào)】G01V7/02GK105952841SQ201610560911
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】周云耀, 呂永清, 馬鑫, 吳歡, 齊軍偉
【申請(qǐng)人】中國(guó)地震局地震研究所, 武漢地震科學(xué)儀器研究院有限公司