主动隔振和混合隔振技术的现状
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主动隔振和被动隔振传递系数的异同点在现代生活中,我们常常会遇到各种振动和噪音,比如火车经过、轰鸣的发动机,甚至是邻居那台老旧的洗衣机发出的“咯吱咯吱”声。
为了让我们的生活更舒适,科学家们发明了主动隔振和被动隔振这两种神奇的技术。
今天,就让我们轻松聊聊这两种隔振方式的传递系数,看看它们之间有哪些异同。
1. 主动隔振1.1 定义主动隔振,听起来是不是有点高大上的感觉?其实它就像个超级英雄,专门对抗各种振动。
它通过一些传感器来实时监测振动情况,然后用反向振动来抵消这些振动。
简单来说,就是在你耳边说:“别怕,我来保护你!”想象一下,就像一个勇敢的骑士,时刻准备着为你挡住那些烦人的震动。
1.2 工作原理主动隔振的工作原理挺简单的。
首先,传感器会捕捉到振动信号,然后控制系统会计算出需要多大的力量来抵消这些振动。
最后,发出一个相反的信号,这样就能在一定程度上减少振动的传递。
想象一下,就像在舞会上,舞者们如果都踩着节拍,舞会就会变得非常和谐美妙;如果有一个人走错了节拍,大家的舞步就会乱套。
主动隔振就像是那个能让大家都回到正轨的人。
2. 被动隔振2.1 定义相比之下,被动隔振就显得有点“老派”了。
它主要依靠物理材料来吸收振动,就像一个懒洋洋的熊猫,静静地坐在那里,不想多动一下。
它通过弹簧、阻尼器等设备,将振动能量转化为热能,从而减少振动的传递。
就像你在沙发上窝着,听着音乐,周围的吵闹声完全与我无关,惬意得很。
2.2 工作原理被动隔振的工作原理其实也不复杂。
它主要依靠材料的特性,比如弹性、密度等来减弱振动。
换句话说,就是通过物理手段来阻止振动的传播。
就像一个大门,关上之后,外面的喧嚣就被挡在了门外。
虽然被动隔振的效果不如主动隔振来得灵活和精准,但在某些场合,它却是个老实可靠的选择。
3. 主动隔振与被动隔振的传递系数3.1 相同点主动隔振和被动隔振在传递系数上有一些共同点,首先,它们都旨在减少振动的影响。
无论是采用高科技的主动隔振,还是经典的被动隔振,最终目标都是为了让环境更加宁静。
汽车隔振技术的发展趋势与应用前景研究随着现代社会的发展,汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。
然而,汽车行驶中产生的震动和噪声对驾驶员和乘客的舒适性和安全性都带来了不利影响。
为了解决这个问题,汽车隔振技术应运而生。
本文将研究汽车隔振技术的发展趋势和应用前景。
首先,让我们来了解一下汽车隔振技术的背景和原理。
汽车隔振技术是指通过采用各种隔振装置和方法来减少汽车震动和噪声的传递和产生,从而提高驾驶员和乘客的舒适性和安全性。
隔振技术的基本原理是利用吸振材料、弹性元件等来吸收和分散汽车震动的能量,减少其对车辆和乘客的影响。
随着科技的发展和人们对汽车舒适性的要求不断提高,汽车隔振技术在近年来得到了广泛的研究和应用。
以下是汽车隔振技术的发展趋势和应用前景的讨论:1. 主动隔振技术的发展:随着电子控制技术的进步,主动隔振技术逐渐成为汽车隔振领域的研究热点。
主动隔振技术通过传感器感知到车辆的震动情况,并通过控制系统实施相应的干预措施,以抑制震动的产生和传递。
这种技术可以根据不同的驾驶情况和道路状况自动调整隔振装置的参数,从而提高隔振效果和乘坐舒适度。
2. 材料科学的进展:隔振材料在汽车隔振技术中起着重要的作用。
随着材料科学的发展,新型的隔振材料不断涌现。
这些材料具有更好的隔振性能和耐久性,能够更有效地减少汽车震动和噪声的传递。
例如,聚合物基弹性材料和多孔金属材料等在汽车隔振技术中得到广泛应用,为汽车提供了更加舒适和安静的乘坐环境。
3. 智能化和网络化的发展:随着智能化和网络化技术的发展,隔振技术也呈现出智能化和网络化的趋势。
例如,隔振装置可以与车辆的控制系统相连,通过实时传输和处理车辆的震动数据,实现对隔振效果的自动调整和优化。
此外,隔振装置还可以与其他车辆的隔振装置进行通信,实现协同工作和集中管理,提高整个车队的隔振效果和乘坐舒适度。
4. 环保和节能的需求:随着全球环境保护意识的增强和能源问题的日益突出,汽车隔振技术也面临着环保和节能的挑战。
隔振技术对建筑结构抗震能力的提升效果分析随着现代城市发展的速度不断提升,提高建筑结构的抗震能力成为了当下的重要课题。
在地震频繁的地区,建筑物的抗震性能不仅关乎人们的生命财产安全,也直接影响着城市的可持续发展。
因此,寻找一种有效的技术手段来提升建筑结构的抗震能力显得尤为重要。
隔振技术作为一种可行的选项,已经在实际工程中得到了广泛的应用和验证。
首先,我们需要了解什么是隔振技术。
隔振技术是一种通过设置隔振装置将建筑物与地震运动分离的方法。
隔振装置通常采用弹簧和阻尼器等材料,能够吸收和分散地震能量,从而减小结构的震动。
隔振技术的核心思想是通过改变结构的共振周期,降低地震能量对建筑物的影响,从而提高建筑物的抗震能力。
隔振技术对建筑结构抗震能力的提升效果主要体现在以下几个方面。
首先,隔振技术可以有效地减小建筑结构的震动幅度。
地震通常会引起建筑物剧烈的振动,给建筑结构及内部设施带来巨大的破坏。
而采用隔振技术后,隔振装置能够吸收部分地震能量,从而降低建筑物的震动幅度。
研究表明,隔振系统能够将建筑结构的振动幅度降低30%-70%以上,大大减轻了地震对建筑物的影响,提高了建筑结构的抗震能力。
其次,隔振技术能够有效地降低地震对建筑物的动力响应。
建筑结构在地震作用下会发生共振现象,产生巨大的动力响应,给建筑物带来巨大的破坏风险。
而隔振技术的应用能够改变建筑物的振动周期,使其发生共振的可能性降低,从而降低地震对建筑物的动力响应。
这使得建筑结构在地震作用下更加稳定,大大提高了抗震能力。
第三,隔振技术可以减少地震对建筑结构的损伤。
隔振装置能够吸收地震能量,减小地震对建筑结构的冲击力,从而有效降低了建筑物的损伤风险。
相比传统的抗震设计手段,隔振技术可以更好地保护建筑物的结构完整性,降低修复和维护成本,提高了抗震性能的可持续性。
此外,隔振技术还能够提高建筑物的功能性能。
隔振装置能够吸收和分散地震能量,减小建筑物的振动和噪声,提供更加舒适和安全的使用环境。
建筑结构设计中的减震与隔振技术研究随着人们对建筑安全性要求的提高,减震与隔振技术在建筑结构设计中发挥着越来越重要的作用。
本文将对建筑结构设计中的减震与隔振技术进行研究,并探讨其应用前景和发展趋势。
一、减震技术的研究减震技术是指通过减少地震或其他振动在建筑结构中的传递来降低建筑物受到的振动影响的一种技术手段。
常见的减震技术包括基础减震、沉箱结构、摩擦减震器等。
1. 基础减震技术基础减震技术是通过在建筑底部设置减震装置,减少地震引起的振动传递到建筑物的主要结构中。
常见的基础减震技术包括基础隔震和基础摆隔震。
基础隔震技术是将建筑底部的基础与地基之间设置弹性隔震垫层,通过弹性隔震垫层的吸能作用,减少地震振动传递。
这种技术在日本地震频繁的地区得到了广泛应用。
基础摆隔震技术则是在建筑底部设置了一个摆动的调节装置,通过自由摆动来吸收地震能量,减少地震引起的振动。
这种技术具有结构简单、施工方便等优点。
2. 沉箱结构沉箱结构是一种将建筑底部设置为沉箱的结构形式。
通过设计合理的沉箱结构,可以吸收地震能量,减少地震引起的振动。
这种结构形式在高层建筑和桥梁等领域得到了广泛应用。
3. 摩擦减震器摩擦减震器是一种利用摩擦原理,通过设置摩擦面减少结构振动的技术。
常见的摩擦减震器包括滑动摩擦减震器和球式摩擦减震器。
摩擦减震器具有体积小、自重轻、使用方便等特点,广泛应用于建筑结构设计中。
二、隔振技术的研究隔振技术是指通过在建筑结构和地基之间设置隔振装置,将建筑振动与地基振动分离,达到降低建筑物受到的振动影响的目的。
常见的隔振技术包括弹性支座隔振、橡胶隔振、液体隔振等。
1. 弹性支座隔振弹性支座隔振是在建筑结构与地基之间设置弹性支座,通过弹性支座的变形吸收振动能量,将建筑振动与地基振动隔离。
这种技术具有隔振效果好、使用寿命长等优点,在高层建筑和桥梁等领域得到了广泛应用。
2. 橡胶隔振橡胶隔振是一种利用橡胶材料的弹性特性隔离振动的技术。
doi:10.11823/j.issn.1674-5795.2020.06.03原子干涉重力仪隔振方法的研究现状及展望王吉鹏,胡栋,白金海,贡昊(航空工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095)摘要:原子干涉重力仪是一种测量重力加速度的新型仪器。
振动噪声会在很大程度上影响原子干涉重力仪的测量精度。
为实现高精度的重力加速度测量,在使用原子干涉重力仪测量重力加速度时,必须对振动噪声进行控制。
分析了原子干涉重力仪的隔振需求,阐述了原子干涉重力仪隔振系统的研究进展,介绍了以音圈电机为驱动的隔振方法、以压电陶瓷为驱动的隔振方法、振动补偿法三种应用于原子干涉重力仪的隔振方法,总结每种隔振方法的特点及适用场景,并展望原子干涉重力仪隔振技术未来的发展方向。
关键词:原子干涉重力仪;低频振动;主动反馈隔振;振动补偿中图分类号:TB9文献标识码:A文章编号:1674-5795(2020)06-0015-06Review on Vibration Isolation Method of Atom-i nterferometric GravimeterWANG Jipeng,HU Dong,BAI Jinhai,GONG Hao(Changcheng Institute of Metrology&Measurement,Beijing100095,China)Abstract:Atomis interference gravimeteo is a new instrument te measure the acceleration of gravity.Vibration noise wilO affect the measurement accuracy of atomis interference gravimeteo io a great extent.In ordeo io redize high precision measurement of gravity acceleration,vilration and noise must be controlled.The vibration isolation requirements of atomio interferencc gravimeter are analyzed,and the research progress of vibration isolation system of atomis interferencc gravimeter is described.Three vibration isolation methods applied t atomis interferencc gravime-terc,which are driven by voice coil motor,piezoelectric ceramis and the vibration compensation method,are introduced.The characteristics and appaoabaesenaeoosoeeah iobeaioon osoaaioon meihod aeesummaeoeed,and iheeuiueedeieaopmenidoeeioon oeiobeaioon osoaaioon iehnoaogs for atomis interference gravinieter is proposed.Keywords:atom-intererometric gravinieter;lowfrequency vibration;activv feedback isolation;vibration compensation0引言基于冷原子干涉的重力加速度测量仪因其超高的测量灵敏度以及优秀的工作性能,已经逐渐被认可并成为重点研究内容。
一、实验目的1. 了解主动隔振的基本原理和操作方法。
2. 掌握主动隔振系统的组成和功能。
3. 分析主动隔振系统的性能指标,评估其隔振效果。
二、实验原理主动隔振是一种利用反馈控制技术,通过调节系统的阻尼和刚度来抑制振动传递的方法。
主动隔振系统主要由传感器、控制器和作动器组成。
传感器用于检测振动信号,控制器根据传感器反馈的信号,利用预设的算法进行实时计算和分析,输出控制信号给作动器,作动器根据控制信号调节隔振系统的刚度和阻尼,从而实现对设备的主动减震和稳定。
三、实验设备1. ZJY-601A型振动教学试验仪2. 计算机3. 空气阻尼器四、实验步骤1. 安装振动教学试验仪,调整其振动频率和振幅。
2. 将传感器安装在试验仪上,连接计算机和传感器,确保数据采集和传输正常。
3. 启动振动教学试验仪,使系统产生振动。
4. 观察传感器采集到的振动信号,并记录相关数据。
5. 利用计算机对传感器采集到的振动信号进行处理,分析振动特性。
6. 根据分析结果,设置控制器参数,调节作动器,进行主动隔振实验。
7. 观察和记录主动隔振实验过程中的振动信号,分析隔振效果。
8. 比较主动隔振前后振动信号的差异,评估主动隔振系统的性能。
五、实验结果与分析1. 振动教学试验仪产生的振动信号经过传感器采集后,计算机实时显示振动波形,如图1所示。
图1 振动信号波形2. 经过分析,振动信号的频率为f1,振幅为A1。
3. 在未进行主动隔振实验前,振动信号经过处理后的频率为f2,振幅为A2。
4. 进行主动隔振实验后,振动信号的频率为f3,振幅为A3。
5. 比较主动隔振前后振动信号的频率和振幅,分析主动隔振系统的性能。
(1)频率变化:主动隔振前后,振动信号的频率变化不大,说明主动隔振系统对振动频率的抑制效果不明显。
(2)振幅变化:主动隔振后,振动信号的振幅明显减小,说明主动隔振系统对振动的抑制效果较好。
六、结论1. 通过主动隔振实验,掌握了主动隔振的基本原理和操作方法。
机械设计中的减振与隔振技术研究随着科技的不断发展,机械设备在各个行业中的应用越来越广泛。
然而,由于机械设备运转时产生的振动噪声,给人们的生活和工作带来了一定的困扰。
为了解决这一问题,研究人员提出了减振与隔振技术。
本文将对机械设计中的减振与隔振技术进行深入研究与讨论。
一、减振技术的研究与应用在机械设计中,减振技术被广泛应用于降低机械设备振动的幅度和频率,以改善工作环境和提高设备的安全性能。
减振技术主要包括主动减振和被动减振两种方式。
1. 主动减振技术主动减振技术是一种通过控制系统主动干涉振动的方法。
它主要基于信号传感器的检测结果,利用控制算法和执行器对振动进行实时控制。
常见的主动减振技术包括主动质量调谐技术和主动电磁悬挂技术。
主动质量调谐技术通过将控制装置放置在振动系统中,实时感知振动频率,并利用负反馈控制原理产生相反的振动来实现振动的主动衰减。
主动电磁悬挂技术则是利用电磁力的控制,对机械设备进行悬挂与平衡,从而实现减振效果。
2. 被动减振技术被动减振技术是一种利用被动元件对机械设备振动进行减振的方法。
常见的被动减振技术包括弹簧减振器、液压减振器和压缩空气减振器等。
这些被动减振器会根据机械设备产生的振动作用力,反作用力来实现振动的消除或者减小,从而达到减振的效果。
二、隔振技术的研究与应用隔振技术是一种通过隔离机械设备振动传递的方法,将机械设备和外界环境隔离开,以减少振动的传递。
隔振技术在机械设计中主要应用于降低机械设备对周围环境的振动干扰和保护机械设备的稳定性。
1. 悬浮隔振技术悬浮隔振技术是一种通过将机械设备悬浮起来,使其与地面接触的接触点减少,从而减少振动传递的方法。
常见的悬浮隔振技术包括气浮隔振技术、磁浮隔振技术和活塞流体悬浮技术等。
这些技术利用气体或磁性力量使机械设备在一定高度悬浮,减少机械设备与地面的接触面,从而减少振动传递。
2. 隔振材料技术隔振材料技术是一种通过使用特殊的材料来减少振动传递的方法。
隔振技术在航空工程中的应用及效果探究航空工程是一个复杂而挑战性的领域,其中的振动问题是常见的难题之一。
飞机在飞行过程中会受到各种力的作用,如气动力、涡流和惯性力等。
这些力的作用会引起飞机的振动,而振动对航空器的结构和性能都有着严重的影响。
为了解决振动问题,隔振技术被广泛应用于航空工程领域。
隔振技术是一种通过减少振动传递的方式来控制振动的方法。
它通过设计和安装隔振系统,将振动从其振源传递到结构中的其他部分,从而减少振动对航空器的影响。
隔振技术在航空工程中的应用包括机舱隔振、机翼隔振、发动机隔振等。
首先,机舱隔振是航空工程中常见的应用之一。
当飞机在起飞和降落阶段时,飞机引擎产生的振动会传递到机舱内部,给乘客和机组人员带来不适。
为了减少这种振动对机舱内的人员造成的不适,隔振技术被应用于机舱内部。
通过在机舱座椅和机舱壁之间安装隔振装置,可以有效地减少振动传递到机舱内部的程度。
这不仅提高了乘客的舒适度,同时也减少了机舱内的噪声水平。
其次,机翼隔振是另一个重要的应用领域。
飞机的机翼是飞机结构中最重要的部分之一,它负责承受飞机的重量和提供升力。
然而,在飞行过程中,机翼也会因为来自风阻和涡流的振动而产生振动。
这些振动会对飞机的飞行稳定性和操纵性产生负面影响。
应用隔振技术可以有效地减少飞机机翼的振动,提高飞行稳定性和操纵性。
通过在机翼内部安装隔振材料和隔振装置,可以有效地控制机翼的振动,并提高飞机的飞行性能。
最后,发动机隔振也是航空工程中关键的应用之一。
飞机发动机的振动是导致飞机整体振动的主要来源之一。
这些振动会对飞机的结构和性能产生不良影响。
应用隔振技术可以有效地减少发动机振动的传递到其他部分的程度,改善飞机的性能和可靠性。
通过在发动机底座和发动机支承系统中引入隔振装置,可以降低发动机振动的幅度,减少振动对飞机的影响。
总之,隔振技术在航空工程中的应用对于解决振动问题具有重要意义。
通过在机舱、机翼和发动机等部位应用隔振技术,可以有效地减少振动对航空器结构和性能的影响。
主动隔振和混合隔振技术的现状
振动系统包括三部分:振动源,振动传播路径及振动接受结构。
振动隔离指的是在振动的传播途径中加入适当的元件,以减小传递到接收结构的振动强度。
隔振技术广泛应用于土木、航空航天、精密制造与加工等领域。
隔振是振动控制中研究最多、应用最广的一项振动控制技术,大致分为被动隔振、主动隔振和主/被动混合隔振三类。
被动隔振是在振动传播途径中加入被动元件,如弹簧,橡胶,空气弹簧等,以减小传递到接受结构的振动强度。
结构简单、易于实现、工作可靠、不需要额外消耗外界能源是被动隔振的突出优点。
鉴于此,被动隔振在工程中得到了广泛的应用。
随着科学技术的不断飞速发展,人们对结构的承载能力和振动控制精度提出了更高的要求:目前大型化、低刚度与柔性化是航天器结构的一个重要发展趋势。
这些大型模块化的空间站、太阳能电池板、卫星天线、光学系统及其支撑体结构、空间机械臂等,要在相当长的时间内保证极高的运行精度;未来的人类社会对“制空天权的争夺将会愈演愈烈,空天军的作战空域在外层空间,对武器平台的精度和稳定度有着很高的要求,特别是激光平台等光机电一体系统需要对微米级的振动进行控制,因而对环境及系统本身振源的振动控制要求很高;近年来的精密仪器随着其功能的不断丰富,越来越趋向大型化,甚至已经有了总重量超过10吨的装置,由于装置的不断大型化,要将装置本身的固有频率维持在高水平已经变得很困难,因此就算以往根本不成问题的低频振动也受到了影响,这些将给传统的被动结构及振动控制方法带来严峻的考验,必须开发能够承受大的工作载荷并且对于低频振动也能有优异隔振性能的主动隔振系统。
同被动隔振技术相比,主动隔振特别是对低频区和共振区振动的隔离具有明显的优势。
最近几年,各技术先进国家竞相研究,并开始将其应用于某些大型的空间结构减振上,同时主动隔振技术特别适用于对微小振动的控制,广泛地用于精密仪器的隔振。
主动隔振是在被动隔振的基础上,加入能产生满足一定要求的作动器,或者用作动器代替被动隔振装置的部分或全部元件,根据所检测到的振动信号,应用一定的控制策略驱动作动器,从而达到抑制或消除振动的目的,它特别适用于超低频隔振和高精度隔振。
主动隔振技术有着悠久的历史,可以追溯到18世纪,用离心摆调节蒸汽机转速和纵擒机调节钟表周期的应用中。
从上世纪50年代起,主动控制减振取得三项技术突破,即实现机翼颤振的主动阻尼,提高了飞机航速;磁浮轴承控制离心机转子成功,创造出分离铀同位素的新工艺;主动隔振提供超静环境,保证惯导系统满足核潜艇和洲际导航的精度要求。
真正使用电子技术进行主动振动控制开始于60年代,因此之后的十几年成为主动振动控制发展的重点突破阶段。
从70年代起人们开始广泛探索主动振动控制在各个工程领域应用的阶
段。
80年代后主动振动控制技术在抑制航天结构振动控制、精密设备或精密产品
加工中的振动控制、高挠性土木工程结构振动控制以及车辆半主动振动控制方面得到了广泛的应用。
主动隔振器主要由受控对象、作动器、控制器、测量系统和能源组成,其发展主要决定于作动器、控制器和隔振结构的发展。
主动隔振按形式可分为完全主动隔振和主动/被动混合隔振。
由于完全的主动隔振结构较复杂、需消耗大量的
能源,因而限制了它的应用。
混合隔振综合了主被动隔振的优点,有着更大的发
展空间。
混合隔振(Hybrid Vibration Isolation)是20世纪80年代发展起来的综合被动隔振和主动隔振技术的新型隔振技术,也被称为一体化振动控制(Integrated Control),混合控制(Mixed Control)或者组合控制(Combined Control)。
它将主动控制和被动控制两种控制手段在结构中同时应用、相互融合,综合了被动隔振和主动隔振的优点,弥补了各自缺点,以期达到隔离整个频率范围内振动的效果。
其本质特点是同时采用主、被动控制手段,通过主、被动隔振系统的联合优化设计,以较低的成本在宽频带范围内最大程度地隔离振动的传递,并保持系统的稳定性,较好地满足工程需要。
振动的主、被动控制可以用动力学方程和系统的状态方程等数学模型描述,这些模型形式不同但内容统一,并可以相互转化,这为混合隔振系统分析和设计提供了有利条件。
国外在混合隔振技术方面起步较早,做了许多研究,并且在开发新型混合隔振元器件方面做了大量的工作,申请了许多专利。
相比较而言,我国在混合隔振方面的研究相对较晚,并且主要集中在航天、精密机床和工程建筑等领域。
混合隔振系统设计的实质就是被动隔振系统和主动控制系统的联合优化设计,它将给隔振结构设计带来了新的更高的要求。