WS-Z30小型精密模拟振动台系统(**号ZL 2014 2 0539456.0)
1、概述
振动实验台有液压式、机械式和电磁式等几种，振动台在结构抗震、自振频率测量、结构振动分析中是不可缺少的设备，振动台设备的成本与台面的尺寸、性能和相应的配套设备有关，一般要几十万到上百万以上的资金才能建成。那么对于众多理工科院校和新建院校承担如此高的资金有一定的难度。我们公司推出的“WS-Z30小型精密模拟振动台系统”是为理工科院校专门设计的，该系统具备了振动台的所有实验内容，费用相应要低得多，适合作为教学使用，使学生能通过实验来学习、认识和掌握在振动上要完成的实验方法，为将来参与实际大、中振动台建设打下基础。
该系统除用于教学外，还可用于小型仪器（如：精密电子仪器、手持设备、计算机硬盘驱动器、传感器、MEMS传感器和其它设备等）的振动考核试验。只要配备一只标准加速度计（如B&K公司的加速度计），就可用该系统对其它传感器的灵敏度和频响曲线进行标定，传感器标定在工程试验中是必不可少的。由于WS-Z30-10和WS-Z30-30振动台在水平工作时失真度比较大，所以不适合传感器标定。WS-Z30-50型振动台可用于传感器标定。
2、系统组成
该系统由振动台、电磁式激振器、功率放大器、振动台控制传感器、教学建筑模型、振动台控制仪（含数据采集、程控信号源）、计算机和教学软件组成。
3、实验内容
3.1地震模拟、人工模拟地震波生成与应用、地震反应谱测试；
3.2白噪声激励与结构振型测试；
3.3拍波实验模拟；
3.4等幅值正弦扫频控制与结构振型测试；
3.5随机波实验模拟；
3.6加速度传感器和速度传感器（检波器）灵敏度、频响曲线标定测试；
3.7具有Vib’SQK振动台控制软件V2.1软件著作权登记证书；
3.8具有小型精密模拟振动台**证书；
4、技术指标和型号
4.1振动台和功率放大器：
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内容 |
单位 |
型号 |
||
|
WS-Z30-10 |
WS-Z30-30 |
WS-Z30-50 |
||
|
激 振 器 |
kg |
10 |
30 |
50 |
|
功率放大器 |
W |
100 |
300 |
500 |
|
水平台尺寸 |
mm |
400×300×22 |
460×346×22 |
516×380×22 |
|
垂 直 台 |
mm |
Ø66×10 |
Ø66×10 |
Ø100×10 |
|
台体材料 |
|
铝合金 |
铝合金 |
铝合金 |
|
水平台体自重 |
kg |
7.1 |
9.5 |
11.4 |
|
垂直台体自重 |
g |
177 |
177 |
350 |
|
工作频率 |
Hz |
5～3500 |
5～3000 |
5～3000 |
|
*大电流 |
A |
5 |
20 |
16 |
|
*大位移 |
mm |
±4 |
±6 |
±8 |
|
水平*大加速度 |
g |
±5 |
±4 |
±2 |
|
垂直*大加速度 |
g |
±10 |
±8 |
±5 |
|
水平*大荷载 |
kg |
10.0 |
20.0 |
35.0 |
|
垂直*大荷载 |
kg |
0.5 |
1.5 |
3.5 |
|
供 电 |
|
200V/50Hz |
200V/50Hz |
200V/50Hz |
|
6层框架尺寸 |
cm |
19×16×50 |
19×16×50 |
19×16×50 |
|
适用工作范围 |
|
教学、电子仪器振动考核试验。 |
教学、电子仪器振动考核试验。 |
传感器标定、教学、电子仪器振动考核试验。 |
4.2 振动台控制仪：
型号
WS-5932Z/U160216-DA2
A/D
参数
采集通道数：
16通道
输入量程：
±10V
分辨率：
16位
总采样频率：
200KHz
D/A参数
分辨率：
16位
输入量程：
±10V
输出方式：
正弦、随机波
电源
供电电压：
100V-240V(AC)
4.3 电荷放大器：
序号
技术指标
1
型号
WS-2411Z
2
通道
2通道
3
电荷输入范围
±106pC
电压输入范围
±10V
4
输入选择
电荷、电压
5
功能选择
及频响
线 性
电荷输入：0.3Hz~50kHz
电压输入：DC~50kHz(直通)
1Hz~50kHz(隔直)
一次积分
1Hz~10KHz
二次积分
1Hz~1KHz
6
低通滤波
程控八阶低通滤波频率：1Hz~50kHz（任意设定）
滤波器阻带衰减：-80dB/Oct；
7
电荷增益
六档
8
电压增益
1、10、102、103 四档
9
供电电压
100V~240V(AC)
10
过 荷
输入电压超过±9.8V时LED指示灯亮
4.4
ICP适配器：
型号：
WS-4601Z
增益：
1、10倍
通道数：
8通道
输入：
ICP输入
输出范围：
±10V
电源：
供电电压
100V-240V(AC)
4.5传感器
|
电荷加速度传感器 |
型号： |
BZ1107 |
灵敏度： |
20Pc/ms-2 |
|
质量： |
38g |
频响： |
0.2Hz～6kHz |
|
|
ICP加速度传感器 |
型号： |
YD81D-V |
灵敏度： |
100mV/g |
|
质量： |
25g |
频响： |
0.5Hz～10kHz |
4.6国产标准石英晶体加速度传感器（选配）
|
型号： |
CK-8305 |
|
||
|
灵敏度： |
1.25pC/g |
安装谐振频率： |
35kHz |
|
|
工作频率： |
1～5000Hz |
*大测量范围： |
1000g |
|
|
重量： |
45g |
工作温度： |
-20℃～80℃ |
|
|
应用： |
用于标定传感器的灵敏度标定 |
|||
5、标准配置
|
序号 |
内容 |
数量 |
||
|
1 |
振动台架 |
1套 |
||
|
2 |
水平振动台台面 |
1个 |
||
|
3 |
垂直振动台台面 |
1个 |
||
|
4 |
六层框架结构实验台架（结构柱和板结构组成，每层可按放一只加速度传感器，通过各种试验来模拟高层建筑的振动和地震响应，以此来学习一般建筑结构抗震试验过程、数据采集和数据处理等，尺寸长190mm′宽160mm′高500mm） |
1套 |
||
|
5 |
可选 |
WS-Z30-10型 |
10Kg激振器+100W功率放大器 |
1套 |
|
WS-Z30-30型 |
30Kg激振器+300W功率放大器 |
|||
|
WS-Z30-50型 |
50Kg激振器+500W功率放大器 |
|||
|
6 |
电荷加速度传感器（主要用于对振动台的加速度控制） |
1只 |
||
|
7 |
电荷放大器 |
2通道 |
||
|
8 |
ICP加速度传感器（主要用于模型振动加速度测试、振型测试等） |
6只 |
||
|
9 |
8通道ICP适调器 |
1台 |
||
|
10 |
综合振动控制仪(含：16通道数据采集仪、含信号源) |
1台 |
||
|
11 |
Vib’SQK振动台控制软件V2.1 |
1套 |
||
|
12 |
标准机柜 |
1个 |
||
|
13 |
6件工具 |
1套 |
||
|
14 |
计算机（自备） |
1台 |
||
6、产品示意图
7、振动台水平和垂直工作示意图
8、控制波形示例
9、Vib’SQK软件界面示例(软著登字第0728970号)
软件界面：
|
新增加三种模型框架(选配项) |
1、单摆模型
利用振动台给出正弦扫频信号检测不同长度单摆的自振频率，同时通过实际实验验证单摆理论。
如图中所示，单摆由三部分组成：底座、弹**以及重块，将组装好的单摆底座固定在振动台台面上，重块的位置可调，每组实验可以做三个重块不同高度的单摆，将加速度传感器用磁座或其他固定方式固定在单摆重块上，用以采集振动台在正弦波扫频信号激励下单摆的加速度响应，同时软件通过同步分析得出相应的频响曲线，根据频响曲线即可得到三个单摆的自振频率。
软件界面及测试结果如下图所示，其中通道1、2、3分别表示重块高度位置不同的三个单摆的加速度信号
2、TMD减震模型
如图所示结构，一个两层建筑模型，四个**代替建筑的柱，建筑顶部安装一个小的单摆。利用单摆自振频率的理论调节单摆重块的高度位置，使外界振动信号与单摆的自振频率一致或相接近，使单摆振动起来从而减轻外面建筑物的振动，从而达到保护建筑物的目的。
实验过程中，可以将单摆位置设定好，然后手动调节实验过程中的激励频率，通过观察单摆的振动情况使激励频率接近单摆自振频率，此时采集信号，得到减震后的加速度*大值；然后将单摆重块置于单摆的根部，再次采集信号得到无减震情况下*大加速度，*终通过软件计算出减震效率。另外一种方式就是如实际应用中一样，我们随机给一个信号作为激励，采集单摆重块在根部无减震情况下的加速度信号，然后再根据单摆长度与自振频率的关系调节单摆重块的高度位置，使其起到减震作用后测试此时加速度信号，同样通过软件计算出减震效率。
软件界面如下图所示：
3、滑动减震模型
如图中所示：滑动减震模型主要包括一个带有弹簧以及轨道的主底板，一个固定在轨道上拉着弹簧的建筑物模型，本实验主要是通过建筑物模型在滑轨上的往复滑动，减轻建筑物模型本身的振动加速度，从而达到保护建筑物的目的。
实验过程中，将建筑物与主底板刚性连接，即将建筑模型底板与主底板之间的两个螺钉拧紧，使滑轨以及弹簧起不到作用，此时加载所选择波性文件得到无减震情况下的响应信号。保留该信号曲线，松开两个螺钉，使弹簧与滑轨起作用，再次激振，得到此时有减震情况下的响应信号，两个信号做对比即可得到，再有滑动减震的情况下，削弱了建筑物在外部激励下的加速度，从而达到保护建筑物的目的。
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序号 |
名称 |
型号 |
数量 |
备注 |
|
1 |
单摆模型 |
DB |
1套 |
|
|
2 |
TMD减震模型 |
TMD |
1套 |
|
|
3 |
滑动减震模型 |
HDJZ |
1套 |
|