[发明专利]一种地震模拟振动台的实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种地震模拟振动台的实验装置，由主控制器、激励装置、振动装置以及采集装置组成；其中，激励装置包括伺服驱动器和伺服电机，振动装置包括振动台座和位于振动台座上的振动台，伺服电机通过传动机构与振动台传动连接；采集装置含有加速度传感器，加速度传感器设置在振动台上；激励装置和采集装置均与主控制器连接。本发明还公开了上述地震模拟振动台的实验装置的实验方法。本发明地震模拟振动台的实验装置具有控制性能好、场地适应性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种地震模拟振动台的实验装置，还涉及上述实验装置的实验方法，属于智能仪器技术领域。

背景技术

地震模拟振动台在建筑结构的抗震减震研究中具有十分重要的地位。它能够根据试验要求和期望重现地震环境，同时将结构模型在振动台下的响应情况，经过数据处理和理论分析转换为建筑结构在真实地震环境中的响应；这样不仅可以清楚的知道建筑结构的宏观抗震性能和地震作用下建筑结构的破环机理，还可以准确判断建筑结构的易受损部位。振动台的发展极大推进了建筑结构抗震和减震装置的研究进度。

地震模拟振动台是集系统控制、激励输出、功能测试和数据处理等功能为一体的科学试验系统，它对地震环境下结构抗震和减震装置的研究具有深远的意义。在检测建筑结构模型的抗震能力和试验材料的减震能力时，地震模拟振动台能够根据试验的期望地震波形还原地震波，试验负载在振动台下的激励响应转换为真实地震波情况下的激励响应。随着对地震灾害的重视，许多国家已经着手地震模拟振动台研究并完成了振动台的建造，但是由于其存在明显的缺陷，导致无法广泛的推广和应用。根据目前振动台存在的问题和缺陷，开发一种控制性能好、场地适应性强的地震模拟振动台的实验装置很有必要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种地震模拟振动台的实验装置，该实验装置以原始地震波的缩尺加速度信号为输入，通过对伺服电机精确控制，实现对小比例模型的振动台激励，实现地震波再现。

本发明还要解决的技术问题是提供上述地震模拟振动台的实验装置的实验方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种地震模拟振动台的实验装置，由主控制器、激励装置、振动装置以及采集装置组成；其中，激励装置包括伺服驱动器和伺服电机，振动装置包括振动台座和位于振动台座上的振动台，伺服电机通过传动机构与振动台传动连接；采集装置含有加速度传感器，加速度传感器设置在振动台上；激励装置和采集装置均与主控制器连接。

其中，所述传动机构为滚珠丝杆，滚珠丝杆位于振动台座上，振动台座上还设有轨道，振动台底部设有与轨道相互配合连接的滑块，振动台底部还设有与滚珠丝杆相互配合连接的滑套，振动台可沿着轨道在振动台座上水平向左或向右移动。

其中，所述主控制器包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的数据读取和处理模块、零电压输出模块、延时模块、中断模块、模拟PWM波模块、模拟速度模块、隔离滤波模块和电压放大模块。

其中，所述采集装置还包括采集数据存储模块，采集装置通过加速度传感器采集振动台的加速度信号。一方面采集装置将加速度传感器采集的数据以文本的形式保存到采集数据存储模块中(SD卡)，同时采集装置将数据通过模糊算法和PID控制算法进行误差补偿，完成对输出响应的跟踪和补偿。

其中，所述振动台座由台面板、侧板I、侧板II、侧板III和侧板IV围合而成，其中，侧板I、侧板II、侧板III和侧板IV分别与台面板铰接，相邻侧板之间均通过竖直卡套固定连接。