主动隔振相关知识
隔振原理的应用
隔振原理的应用1. 什么是隔振原理？隔振原理是指通过特定的方法和装置，将产生的振动从一处传递到另一处，以达到减小振动传递效果的技术。
隔振原理的应用主要是通过降低振动的传递路径或者改变路径上的特定特性来达到减振的效果。
2. 隔振原理的应用领域2.1. 建筑结构领域隔振原理在建筑结构领域得到广泛应用。
例如在高层建筑中，采用隔振装置可以减小地震和风振对建筑物造成的影响；在桥梁结构中，采用隔震垫可以减小车辆通行带来的振动传递效应。
2.2. 机械工程领域在机械工程领域，隔振原理常用于减小机械设备产生的振动传递到周围环境中。
例如在工厂车间中，通过将振动源与地面隔离，可以减小机械设备对环境和其他设备的干扰。
2.3. 航空航天领域在航空航天领域，隔振原理被广泛应用于航空器的设备和系统上。
通过使用隔振装置，可以减小振动对飞行器稳定性和舒适性的负面影响。
3. 隔振原理的基本方法3.1. 主动隔振主动隔振是指通过主动控制装置对振动进行反馈和补偿，以减小振动传递效应的方法。
主动隔振常采用传感器、控制器和执行器等装置，通过实时监测振动信号，并迅速做出相应的控制，来实现减振效果。
3.2. 被动隔振被动隔振是指通过特定的材料和装置，在物理上通过吸收、反射或阻隔振动的传递来实现减振效果。
常用的被动隔振装置包括隔震垫、隔音板和阻尼器等。
3.3. 混合隔振混合隔振是指将主动隔振和被动隔振相结合的方法，以发挥各自的优势。
例如在某些航空航天应用中，通过结合主动控制和被动隔振装置，可以实现更高效的减振效果。
4. 隔振原理的优势和应用4.1. 减小振动对设备和结构的破坏隔振原理的应用可以有效减小振动对设备和结构的破坏，延长其使用寿命。
尤其对于需要长时间运行的机械设备和建筑结构来说，隔振原理的应用能够起到事半功倍的作用。
4.2. 提高系统稳定性和效率通过减小振动的传递效应，隔振原理可以提高系统的稳定性和效率。
在一些对精度要求较高的场合，如实验室仪器、光学和电子设备等，采用隔振装置可以减小外界振动对系统的干扰，提高实验和测量的准确性。
橡胶减震器的震动原理
橡胶减震器的震动原理一.振动的类型隔振的类型分为主动隔振和被动隔振。
1．主动隔振对于本身是振源的设备，为了减小它们对周围其它设备的影响，将它们与地基（或支承）隔离开来。
这种将振源进行隔离，防止振动传递开去的隔振称为主动隔振。
2．被动隔振对于需要隔振的设备，为了减小周围振源对它的影响，需要将它与整个地基（或支承）隔离开来。
这种将设备进行隔离，防止周围振源传给设备的隔振称为被动隔振。
二.隔振原理为了便于理解振动隔离的基本原理，我们以回转机械为例来加以介绍。
设备采用弹性基础，隔振系统简化为单自由度系统，由质量m，阻尼c和弹簧k组成，设备回转部分质量mr，偏心距为e，转动角速度为ω0，由于偏心引起的垂直激振力为F为一正弦函数：通过推倒，可以得出上述单质量－单自由度振动系统的稳态的振动传递函数表达式如下：由图1可见，当调谐比（即激振频率与系统固有频率之比）大于时，传递率小于1，这时，随着激振频率的增加，传递率减小。
当调谐比小于时，传递比总是大于1，因此调谐比大于时，为隔振区，调谐比小于时，为放大区。
因此，由于机器激振频率不可改变，要实现振动隔离，只有改变系统的固有频率，使其满足调谐比大于，这样才能达到减小传递率的目的。
工程实践中，一般把调谐比取在2.5~5范围内。
单纯从隔振观点来说，阻尼的增加会降低隔振效果，但是在机器的实际工作过程中，外界的激励，除简谐型外还可能包含一些不规则的冲击，由于冲击会引起设备较大振幅的自由振动，增加阻尼的目的就是能使自由振动很快消失，尤其是当隔振对象在起动及停车而经过共振区时，阻尼就显得更加重要。
三.振动标准中华人民共和国国家标准城市区域环境振动标准StandardofvirbrationofurbanareaGB10070－88本标准规定了城市各类区域铅垂向Z振级标准值（如下），适用于连续发生的稳态振动、冲击振动和无规振动，标准同时配有监测方法。
各适用地带在昼间和夜间的标准分别为：特殊住宅区65，65；居民、文教区70，67；混合区、商业中心区75，72；工业集中区75，72；交通干线通路两侧75，72；铁路干线两侧80，80。
主动隔振的工作原理
主动隔振的工作原理主动隔振是一种常用于工程和科学应用中的隔振技术，它通过使用传感器和执行器来降低振动和噪音的传递。
与被动隔振相比，主动隔振可以根据实时的振动情况主动调整阻尼和刚度，以实现更好的隔振效果。
主动隔振系统主要由三个部分组成：传感器、控制器和执行器。
传感器用于检测振动信号，将其转化为电信号。
控制器接收传感器的信号，并根据预设的控制算法计算出相应的振动补偿信号。
执行器则根据控制器的输出，对结构物施加相应的力或调整结构的刚度，以减少振动传递。
主动隔振的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1. 传感器检测振动信号：主动隔振系统中的传感器通常是加速度传感器或位移传感器，它们能够实时检测结构物的振动状态，并将其转化为电信号。
2. 控制器分析信号并计算补偿信号：控制器接收传感器的信号，并运行预设的控制算法。
根据振动信号的特征和端点的要求，控制器计算出相应的振动补偿信号。
3. 执行器施加力或调整刚度：根据控制器的输出，执行器对结构物施加相应的力或调整结构的刚度。
这些力和刚度的调整旨在减少振动的能量传递，从而降低结构物的振动幅值和振动频率。
4. 实时调整与反馈控制：主动隔振系统通常具备实时调整和反馈控制的功能，以应对不同条件下的振动情况。
通过不断监测和分析传感器信号，系统可以及时更新控制算法和补偿信号，以实现更高效的振动隔离效果。
总之，主动隔振利用传感器、控制器和执行器的协同工作，能够根据实时振动情况主动调整结构物的阻尼和刚度，从而降低振动的传递。
这种技术在建筑、交通、航空航天等领域中具有广泛应用，可以提高工作环境的舒适度和结构物的耐久性。
空间微重力主动隔振技术研究
些， 就是认为速度为 、 ＝／
的航天器， 它的惯
等 。但 是 ， 理想 的失 重环境是 难 以得到 的 。在 轨运行 的航 天 器 总会 受 到各 种扰 动 的影 响 ，这 破 坏 了无轻 重 、 上 下 、 沉 浮 和无 对 流 的理 想 条 件 ， 定 程度 无 无 一 上 构成 对空 间材 料加 工 、空 间生命 科 学和 流体 科学 等 实验 的有 害 干扰 。为 给空 间科 学实 验提 供 良好 的 微 重力 环境 ， 低这 些扰 动对 实验 的影 响 ， 降 对实 验载
质点 ，所受引力等效于质量全部集中于球心和质心
的相 互 问的 引力 。但是 地球 和航 天器 都 不能 完全 满 足这 个假 设 ， 此外 ， 轨飞 行 的航天 器还会 受 到其他 在 作 用力 的影 响 ， 果是航 天器及 其 内部 物体会 产生 其结 额外 的加 速度 ， 时 ， 这 物体 与 物 体 之 间 ， 体 与天器 中进 行 空 间材 料 加工 ，空 间生命 科 学 和流体 力学 等实 验研 究 ，利用 的是 航 天器 中产 生 的失 重环境 。 重这 一诱 发环境 提供 轻重 不分 、 失 上
下 无别 、 浮不 现和 对流 消失 等物 理条 件 ， 沉 才会 实现 无 容器 冶炼 ，悬 浮 生长 ，不 同密 度流 体 的均匀 混合
载人航天 ２ １ 年第 ３期 ００
技术论文
空间微重力主动隔振技术研 究
李 宗峰 任 维佳
（ 中国科学 院光 电研 究院 ）
摘
要
在 轨 运行 航 天 器 上 的 实验 载 荷 面对 的是 航 天 器 内的微 重 力环 境 。 由 于扰 动传
递 到 实验 栽 荷 上会 影 响 实验 的有 效性 ，因此 ，需要 对 实验 栽荷 采 取 一 定 的振 动 隔 离手段 。 主动 隔振 能 够有 效 隔 离低 至 ００Ｈｚ ．１ 的扰 动 ，成 为微 重 力 隔振 技 术 的发展 方向 。 国外 多种 隔
第七章_噪声控制技术——隔振
计算机械设备工作时的振动振幅（最大工况下测量）验算隔振效率， 如不满足应调整参数。
选择隔振器的类型，并考虑其安装和配置，进行隔振器的尺寸计算 和结构设计。
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三、隔振器的布置与选择
隔振器的布置型式 常用的支承式和悬挂式两种如下图
支承式隔振布置
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单自由度受迫振动系统的运动方程已给出，隔 振后传给基础的动载荷N等于弹性的动载荷kA， 和通过阻尼的动载荷（ c j A）的合力，对于单 自由度振动系统来讲，力（kA）与（ c j A）之 间有90o相位角。因而合力
N kA2 cj A 2
2019/7/216Biblioteka TN F
kA2 c j A 2
F
A F
1
k 1 2 2 2 2
T
N F
1 2 2 1 2 2 2 2
j n
n
k m
c 2mn2
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由上式计算可得隔振系数的关系曲线。由图可知 T主
要与设备激振频率 j，隔振系统固有频率n及系统的
阻尼有关
隔振系数变化曲线
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无论阻尼大小，只有当频率比 2 时，T＜1，才有隔振
效率，而且随着
的增加，意味着
f
（
n
n
）减小。可采取
加大设备质量m或减小隔振器刚度k来达到。若刚度太小隔
振系统稳定性差，实际中取 ＝2.5－5已足够。
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积极隔振
隔振和减振实验
实验二 隔振和减振实验主动隔振实验一、实验目的1、学习隔振的基本知识；2、学习隔振的基本原理；3、了解主动隔振效果的测量。
二、实验仪器安装示意图三、实验原理隔振的作用有两个方面：一是减少振源振动传至周围环境；二是减少环境振动对物体或设备的影响。
原理是在设备和底座之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以减少或隔离振动的传递。
有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密设备或仪表仪器，以减小运动的传递，称为被动隔振。
在一般隔振设计中，常常用振动传递比T 和隔振率η来评价隔振效果。
主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体振动之比，被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，两个方向的传递比相等。
隔振效率： η=（1- T ) ·100% 传递比T ： ]u D )u -/[(1u D (1T 222222++=）式中D 为阻尼比，0fu f =为激振频率和共振频率的比。
只有传递比小于1才有隔振效果。
因此T <1的区域称为隔振区。
四、实验步骤1、把5kg 空气阻尼器组成的隔振器放在底座上，偏心激振电机安装在隔振器上，偏心电机的电压有调压器输出端提供。
220v 电源线接到调压器的输入端，一定要小心防止接错，要注意调压器的输入和输出端，防止接反。
2、在隔振器下托板上安装一加速度传感器，在上托板上安装以加速度传感器，分别接入ZJY-601A 型振动教学试验仪的第一和第二通道，输出的信号接到采集仪的第一和第二通道。
3、开机进入DASP2000标准版软件的主界面，选择单通道按钮。
进入单通道示波状态进行波形和频谱同时示波。
4、在采集参数菜单中设置采样频率为500HZ,程控1倍、采样点数2K、工程单位μm。
5、调节调压器改变电机转速，使系统产生共振，打开数据列表按钮从频率计中读取频率值f0、振幅以及第一通道的峰值A1和第二通道的峰值A2。
设备隔振措施
设备隔振措施引言在许多工业和实验室环境中，存在许多震动和振动源，这些源会对一些精密的设备和仪器的工作稳定性和准确性产生负面影响。
为了解决这个问题，需要采取一系列的隔振措施来减少外部震动对设备的影响。
本文将介绍一些常见的设备隔振措施及其工作原理。
1. 胶垫隔振胶垫隔振是一种简单而有效的隔振方法。
它通过在设备和支撑面之间加入一层具有弹性的胶垫来减轻振动的传输。
胶垫隔振通过胶垫的柔性和能量吸收特性来降低传输到设备的振动能量。
胶垫隔振可以减少低频振动的传输效果比较好。
2. 悬浮隔振悬浮隔振是一种高级的隔振方法，它使用气体弹簧或电磁悬浮等技术将设备悬浮在空中，以减少外界振动对设备的影响。
悬浮隔振可以实现多自由度的隔振，并可以有效地减小低频振动的传输。
悬浮隔振系统通常由传感器、控制器和悬浮装置组成，可以实时监测外界振动并相应地调整悬浮装置的状态。
3. 被动隔振被动隔振是一种使用自行研发的隔振材料或隔振结构来减少外界振动的传输。
被动隔振通常采用吸振和隔振材料等方式来消除或吸收振动能量。
这些隔振材料和结构可以根据需要进行定制，以适应不同频率和振幅的振动。
被动隔振的优点是结构简单，无需外部能源，但其隔振效果受到频率和振幅的限制。
4. 主动隔振主动隔振是一种高级的隔振方法，它利用反馈控制系统实时调整隔振装置以适应变化的外界振动条件。
主动隔振系统通常由传感器、控制器和执行器等组成。
传感器监测外界振动，并将信号传递给控制器，控制器根据信号进行计算，调整执行器的状态以产生相应的力或位移，从而抵消外界振动。
主动隔振具有高度自适应性和隔振效果好的特点，但其系统复杂度和成本较高。
5. 环境隔离环境隔离是一种相对简单且经济的隔振方法，它通过将设备置于隔离舱或隔离室中来减少外界振动的传输。
隔离舱或隔离室由具有隔振特性的材料构建，有效地隔离了外界振动对设备的影响。
环境隔离对于对振动敏感的设备，如光学设备和精密仪器来说，是一种非常有效的隔振手段。
名词解释主动隔振
名词解释主动隔振主动隔振是一种机械振动控制技术，旨在减少或消除机械系统中的振动干扰。
它通过采取一系列措施来抑制或隔离振动源，从而实现对机械系统的振动控制。
主动隔振技术广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑、电子设备等领域，对提高机械系统的性能和可靠性具有重要意义。
在传统的机械系统中，振动是不可避免的。
机械系统中的振动源可以是内部的，如发动机、电机、齿轮传动等；也可以是外部的，如道路不平整、风力等。
这些振动源会导致机械系统产生噪音、疲劳、损坏等问题，降低系统的性能和寿命。
主动隔振技术通过采用先进的传感器、执行器和控制算法，实时监测和响应机械系统的振动状态，并采取相应的控制策略来减少或消除振动。
具体来说，主动隔振技术包括以下几个方面：1. 振动传感器：主动隔振系统需要安装振动传感器来实时监测机械系统的振动状态。
传感器可以采集机械系统的振动信号，并将其转换为电信号进行处理。
2. 控制算法：主动隔振系统需要采用先进的控制算法来分析振动信号，并根据分析结果制定相应的控制策略。
常用的控制算法包括PID控制、自适应控制、模糊控制等。
3. 执行器：主动隔振系统需要安装执行器来实施控制策略。
执行器可以根据控制算法的输出信号，对机械系统施加力或扭矩，从而减少或消除振动。
4. 控制系统：主动隔振系统需要一个完善的控制系统来实现传感器、执行器和控制算法之间的协调工作。
控制系统可以采用硬件控制器或软件控制器，实现对主动隔振系统的实时监测和控制。
主动隔振技术的应用可以大大改善机械系统的性能和可靠性。
首先，主动隔振技术可以有效减少机械系统的振动干扰，提高系统的运行稳定性和精度。
其次，主动隔振技术可以降低机械系统的噪音水平，改善工作环境和人员健康。
此外，主动隔振技术还可以延长机械系统的使用寿命，减少维修和更换成本。
在航空航天领域，主动隔振技术被广泛应用于飞机、火箭等载具中。
通过减少飞行器在起飞、着陆和飞行过程中产生的振动，可以提高飞行器的稳定性和安全性。
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G( s)
cs (k g d ) ms2 cs （k g d）
利用作动器与小刚度弹簧串联获得大刚度的方法
作动器分别直接和间接驱动减振体的刚度变化曲线
由此图可以看到，如果在AVI系 统采用如图2所示的作动器刚度放大 机构，只有在大幅度提高控制器相 对精度的情况下才不致恶化主动隔 振系统的隔振性能 对作动器的输出刚度放大，降低了系 统对反馈增益的要求，但以提高控制器的 相对精度和作动器行程为代价，但刚度放 大机构的有效输出行程与刚度放大倍数成反 比，对控制器的相对精度要求与刚度放大倍数成正比。
该空气弹簧隔振平台对低频的隔振 效果不是理想，对高频的隔振效果 比较理想，但达到一定程度后，振 动传递率的变化就很缓慢了。
[3]汽车囊式空气弹簧变刚度特性拟合分析，西北工业大学 通过有限元仿真得到空气弹簧的动态特性曲线并进行弹簧刚度的多项 式拟合，研究了定压条件下，不同初始高度（初始负载）对空气弹簧 动态曲线的影响。
Se2 dSe k n( P Pa ) V dx
式中： Pa 是气囊表压和大气压，V是气囊容积， S e 是气囊的有效面积， n是气体变化过程的多变指数，x是气囊的垂向变形。 气囊隔振器的横向刚度通常由 试验数据的刚度，其大小与气囊 隔振器的结构形式有很大关系。
图2气囊隔振器与橡胶隔振器动态性能
[5]基于磁悬浮隔振器的主动隔振控制实验研究，中国科学技术大学 提出的一种改进的归一化变步长的LMS算法，设计了自适应前馈主动 隔振控制律，并在实验平台上进行了实验，磁悬浮隔振器的基频主动 隔振效果显著
振频率为5 Hz时目标点的加速度响应
对目标点的振动具有良好的抑制作用
4 学习总结
• 通过阅读一些国内文献，我对主动隔振技术的国内外发展 现状有了一定了解，对空气弹簧，电磁作动器的工作原理 有了初步认识。 • 熟练地阅读外文文献，了解国外的发展状况是每个研究生 应必备的技能。今后我将加强这方面的能力，争取每周阅 读至少4篇外文文献，望老师和同学监督。
利用空气弹簧参数的计算方法，分析了连接管路直径、管长、气囊体积 、附加气室体积等设计参数对空气弹簧悬挂系统性能的影响。
管长对空气弹簧隔振因数的影响
Байду номын сангаас
气囊体积对空气弹簧减振因数的影响
附加气室对空气弹簧动力性能的影响
2 磁悬浮隔振
[3]磁悬浮隔振器动态电磁力实验与建模，中国科技大学
对原有模型进行了修正，给出了新的考虑频率因素的修正模型；并且设计 了基于MTS809的动态电磁力实验建模方案，直接根据电磁力实时测量数据辨 识得到动态电磁力修正模型，而不需要对磁路进行任何假设。 采用模型： i2 F 2 ( g ）
2 空气弹簧隔振
• [1] 船舶主机气囊隔振系统动态特性分析，．海军工程大学振动与噪声研究 所 提出了将气囊隔振器应用于船舶主机隔振，介绍了该隔振装置的特性， 并进行了动力学分析。各气囊压力的分布而对主机输出端的位移有一定影响 ，通过优化设计使联轴节的振动最小。
图1 气囊隔振系统示意图
气囊隔振器的刚度按照下式确定：
Thank you !
空气弹簧初始高度不 同，则空气弹簧的特性 曲线也发生改变。
当空气弹簧初始高度相同且无负载时，得到的理论刚度曲线和仿真刚度 曲线基本相同
由于初始高度不同，实际空气弹簧承载刚度值比理论工况下大，实际 刚度变化曲线并非等同于计算公式中依照形变量偏移后的初始刚度曲 线。
[4]空气弹簧参数对动力学性能的影响，西南交通大学
主动隔振相关知识学习汇报
主要内容
国内外研究现状
空气弹簧隔振 磁悬浮隔振 学习总结
1 国内外研究现状
• 山东大学针对柴油机等船载动力机械的主动浮筏隔振系统 • 哈尔滨工程大学的舰船主机辅机的双层隔振系统主动隔振 研究。 • 日本Mitsuhashi等研究的船用柴油机双层隔振系统。 • 川崎重工的Sakamoto等[25]采用电磁式主动执行机构代替 液压伺服机构研究了柴油发电机组的主动隔振技术。 • 美国开发的主动噪声和振动控制系统（ANVC）。 • 哈尔滨工程大学的舰船主机辅机的双层隔振系统主动隔振 研究。
随频率增大，， 也随之增大
电磁力是不同的，在气隙较 小时，频率越低电磁力越大，但 随着气隙增大，这种趋势有所改 变。而且，动态电磁力曲线与静 态电磁力曲线有明显的不同，说 明了动态电磁力实验建模与用频 率修正模型的必要性。
[4]主动隔振作动器刚度放大与控制误差分析,中国科学院
研究了主动隔振系统中作动器的刚度放大与控制误差问题，分析了控 制器的输出误差均匀分布时主动隔振系统的隔振性能。 传递函数：
表2 气囊隔振系统与橡胶隔振系统的位移响应
可见，气囊隔振系统的隔振性能远远优于橡胶隔振系统，在稳态激励下产的 位移也在可容许的范围内。
表3同气压分布情况主机输出端动态位移
由计算结果可知，气囊隔振系统的固有频率、力传 递等特性对气囊隔振器的气压分布不敏感。
图3不同压力分布的系统动态响应
[2]空气弹簧隔振平台的振动传递率研究，机械设计与制造
计算了其结构参数固有频率为10.0rad/s 和阻尼比为0.0153，压电式 加速度传感器获取激励信号，经过频域积分，将信号转换为位移信号 ，利用单自由度振动系统模型求出了其振动传递率。
利用位移求得振动传递率 LTO 59.5dB ，利用激振频率求得 的振动传递率 LTO 57.1dB