[实用新型]浅球面薄壳振动检测控制装置

说明书

本实用新型公开了一种浅球面薄壳振动检测控制装置，所述装置包括浅球面薄壳、驱动激励机构、振动控制机构、振动检测机构和控制组件；所述驱动激励机构用于激励浅球面薄壳产生振动；所述振动控制机构设置在浅球面薄壳上，用于抑制浅球面薄壳的振动；所述振动检测机构包括压电薄膜、加速度传感器和光纤激光测振仪，所述压电薄膜和加速度传感器设置在浅球面薄壳上，所述光纤激光测振仪的光纤头用于发射激光并接收浅球面薄壳外壁反射回来的激光；所述控制组件分别与振动控制机构、压电薄膜、加速度传感器、光纤激光测振仪连接。本实用新型可以实现对浅球面薄壳及类似结构的稳定、快速、高精度的振动检测与控制。

技术领域

本实用新型涉及一种振动检测控制装置，尤其是一种浅球面薄壳振动检测控制装置，属于柔性结构的振动检测与控制领域。

背景技术

薄壳结构具有较高的比强度和比刚度，因而广泛应用于航空航天领域。其中，球面薄壳结构具有高对称性、高光滑性、制作简便的特点，是一种常用的结构形式。此外，火箭整流罩、发动机喷嘴、精密设备隔振器等多采用球面薄壳结构。由于航空航天方面对结构质量轻、空间小的要求，薄壳结构复杂化、柔性化的趋势愈加明显，因此对球面薄壳结构的动力学性能提出了更高的要求，而该类结构通常具有较低的阻尼率，当受到外力激起振动时，通常需要很长时间才能稳定下来，会严重影响该类结构的使用性能，甚至会导致结构发生破坏无法工作，因此，研究球面薄壳的振动特性，并提出可行的主动控制方案，是很有意义的。

随着计算机技术与智能材料的发展，利用智能材料结合测试技术、自动控制技术来测量振动并抑制已经趋向成熟，其主要思路是将智能材料作为传感器或作动器集成于柔性结构上，通过传感器检测柔性结构的振动，传给计算机做相应处理，驱动作动器产生可以快速衰减振动量的作用力，从而抑制柔性结构的振动。现有技术中，常用作检测振动的传感器有压电陶瓷片、激光测振仪、加速度传感器、压电薄膜、双目视觉检测等。其中，压电陶瓷片响应快、频带宽、功耗低，但不可弯曲，无法粘贴于球面薄壳的曲面上，而与其检测原理类似的压电薄膜虽然灵敏度较低，但易于弯曲，可与曲面很好贴合，准确反映测点处薄壳的振动，且可通过层叠的方式放大检测信号，提高相对灵敏度。激光测振仪非接触式测量，无质量负载效应且精度较高，但可能出现激光被薄壳散射，导致干涉错误，须有其他方式相互验证。双目视觉检测同样为非接触测量方式，可实现全场测量，但由于薄壳存在一定刚度，振动频率并非非常低，图像处理也需要一定时间，难以实现实时控制。

在振动控制方面，常采用的作动器有压电陶瓷片、电机、形状记忆合金、电磁式惯性作动器等。压电陶瓷片无法粘贴于薄壳表面，压电薄膜驱动力过小，电机难以安装，且仅能实现单轴方向施力，而形状记忆合金受环境温度影响较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有对球面薄壳的振动检测与控制技术的不足以及壳体曲面振动难以检测与控制的问题，提供了一种浅球面薄壳振动检测控制装置，该装置可以实现对浅球面薄壳及类似结构的稳定、快速、高精度的振动检测与控制。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

浅球面薄壳振动检测控制装置，包括浅球面薄壳、驱动激励机构、振动控制机构、振动检测机构和控制组件；

所述驱动激励机构用于激励浅球面薄壳产生振动；

所述振动控制机构设置在浅球面薄壳上，用于抑制浅球面薄壳的振动；

所述振动检测机构包括压电薄膜、加速度传感器和光纤激光测振仪，所述压电薄膜和加速度传感器设置在浅球面薄壳上，所述光纤激光测振仪的光纤头用于发射激光并接收浅球面薄壳外壁反射回来的激光；

所述控制组件分别与振动控制机构、压电薄膜、加速度传感器、光纤激光测振仪连接。

进一步的，所述驱动激励机构包括激振器和信号处理模块，所述信号处理模块分别与激振器连接，所述激振器对称设置在浅球面薄壳内，用于对浅球面薄壳的内壁施加激励，使浅球面薄壳产生振动。