一种智能筒体吸振器的制作方法

本发明涉及筒体吸振，具体涉及一种智能筒体吸振器。

背景技术：

1、大型空泡水洞筒体的振动噪声会直接影响到试验段中被测物体的声学环境，过高的振动噪声会严重降低测量系统的信噪比从而导致声学测试失效。而筒体发生振动的一个重要原因是主水泵运转时产生的不平衡、叶频非定常水动力等能量较高的线谱特征，如何有效的对这些有害振动进行控制，特别是当整个试验系统建成后进行进一步的振动噪声优化，具有重要意义。

2、空泡水洞的主体几何特征是一个大直径的环形水管，对于管道的振动控制通常利用管道支座、管道吊架元件对系统进行振动控制与隔离。这些弹性器件一方面可以调整和控制管道系统的固有频率，即通过正确设计计算管道系统弹性支撑元件的刚度，确保管道系统固有频率避开扰动频率，避免管道系统共振；另一方面是振动隔离，隔离管道系统与其它结构及设备之间振动传递，以减小振动能量向水洞筒体的传递。但对于水洞自身设备振动向筒体的传递，特别是水泵这种刚性安装设备，传统的器件很难实现。而对于这些窄带能量或线谱特征较明显的振动源，现有技术的该些设置是未有较佳的吸振效果。

3、目前大型动力吸振器主要用于土木工程和车辆工程等领域，其结构形式通常适合于安装在具有平直基础平面上，且其调控多为改变磁流方式进行控制，对于大型管道类的曲面外形结构在实际工程中无法应用。

4、因此，如何提供一种能够达到最佳吸振效果的智能筒体吸振器便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供一种用于空泡水洞筒体振动控制的管式可调频动力吸振器，利用外环质量体与层间的环形气囊结构形成一个两自由度弹簧质量系统，作为动力吸振器对空泡水洞的管道的径向振动进行吸收。本发明结构紧凑，吸振质量利用率高，并能通过频率反馈值调整层间气囊气压方便的实现吸振器频率的快速调整，并根据主水泵的工作转速保证不同工况下均具有最优吸振效果。具体技术方案如下：

2、一种智能筒体吸振器，包括：

3、内管，其两端呈开口设置且其内径设置为能够使其套设固定在所需控制振动的筒体或管道的外周侧；

4、环形气囊，其内环的内径设置为能够使其套设固定在所述内管的外周侧，该环形气囊上开设有充气口和泄压口；

5、质量体，其固定设置于所述环形气囊上；

6、振动传感器，其安装于所述质量体上用于监测该质量体的振动并能实时给出振动信号；

7、供气部，其输出端连通所述充气口能够向所述环形气囊充气或停止充气；

8、泄压部，其连通所述泄压口能够对所述环形气囊放气泄压或停止放气泄压；

9、存储设备，其电连接所述振动传感器、供气部和泄压部，该存储设备中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

10、对所述振动传感器给出的所述振动信号进行分析，得出吸振器自身固有频率，并与已知的拟进行控制的目标频率比较，如果二者有差异则给出信号控制供气部向所述环形气囊充气以增加环形气囊的压力或给出信号控制泄压部对所述环形气囊放气泄压，来增加或降低吸振器自身固有频率，使其与拟进行控制的目标频率一致。

11、一种智能筒体吸振器，包括：

12、内管，其两端呈开口设置且其内径设置为能够使其套设在所需控制振动的筒体或管道的外周侧；

13、环形气囊，其内环的内径设置为能够使其套设在所述内管的外周侧，该环形气囊上开设有充气口和泄压口；

14、质量体，其固定设置于所述环形气囊上；

15、振动传感器，其安装于所述质量体上用于监测该质量体的振动并能实时给出振动信号；

16、供气部，其输出端连通所述充气口能够向所述环形气囊充气或停止充气；

17、泄压部，其连通所述泄压口能够对所述环形气囊放气泄压或停止放气泄压；

18、移动终端，其电连接所述振动传感器、供气部和泄压部，该移动终端包括：

19、处理器，适于实现各指令；以及

20、存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：对所述振动传感器给出的所述振动信号进行分析，得出吸振器自身固有频率，并与已知的拟进行控制的目标频率比较，如果二者有差异则给出信号控制供气部向所述环形气囊充气以增加环形气囊的压力或给出信号控制泄压部对所述环形气囊放气泄压，来增加或降低吸振器自身固有频率，使其与拟进行控制的目标频率一致。

21、作为优选，所述质量体呈现为一外管，所述外管和内管的轴线为重合设置，该外管与所述内管之间形成一环形空间供设置所述环形气囊。

22、作为优选，所述振动传感器为两个，该两个振动传感器分别安装于所述外管上的沿其径向方向的相对的两端位置处，两个所述振动传感器给出的振动信号为如下时域信号：一个振动传感器给出的第一振动加速度信号、另一个振动传感器给出的第二振动加速度信号；

23、对所述振动传感器给出的所述振动信号进行分析如下：对实时采集得到的第一振动加速度信号和第二振动加速度信号进行抗混叠滤波、傅里叶变换以及多次平均，得到两个测点的振动频谱特性，在其频谱图中，对所测得的离散线谱特征进行搜索，找到频谱峰值最大处所对应的频点采用时域信号进行傅里叶变换后搜索振动响应的峰值频率，以得出所述吸振器自身固有频率。

24、作为优选，所述内管、外管沿其轴向方向均具有长度使得该环形空间形成为具有沿其轴向方向的长度环形空间，所述环形气囊包括若干单元气囊，该若干单元气囊沿所述长度环形空间呈均匀间隔布置，所述泄压部、供气部为对应每个所述单元气囊设置。

25、作为优选，每个所述单元气囊均包括内外环金属铁件以及硫化在内外环金属铁件之间的橡胶气囊，所述外环金属铁件通过螺栓与外管连接，所述内环金属铁件通过螺栓与内管连接。

26、作为优选，所述供气部包括气泵、供气管和电磁充气阀，所述气泵通过所述供气管连通所述充气口，所述电磁充气阀安装于所述供气管上且其电连接所述存储设备或移动终端。

27、作为优选，所述泄压部为电磁泄压阀，其安装于所述泄压口处且其电连接所述存储设备或移动终端。

28、作为优选，所述内管为薄壁钢结构，其壁厚为所需控制振动的筒体或管道的壁厚的15-20％，所述外管为厚钢板或混凝土浇筑结构，其壁厚为所述内管的壁厚的2倍以上。

29、本发明所提供的智能筒体吸振器具有如下技术效果：

30、本发明结合大型空泡水洞圆形筒体的结构形式，提出了一种外形近于管道形式的吸振器，通过两层管壁之间的环形气囊作为弹性体，与外管的大质量形成典型的弹簧质量系统对主管道的径向振动形成动力吸振效果，通过调节环形气囊内压快速调节系统频率从而保证在关注的吸振频率上发挥最佳吸振效果，达到有效降低水洞筒体的振动控制效果。

31、本发明利用外管与环形气囊结构形成一个弹簧质量系统，可作为动力吸振器对空泡水洞的管道的径向振动进行吸收。当水洞筒体具有某些特定的振动线谱特征过高时，将吸振器的固有频率调节到所需吸收的频段即可起到动力吸振的作用。本发明结构紧凑，吸振质量利用率高，并能通过频率反馈值调整环形气囊气压从而方便的实现吸振器频率的快速调整，并根据主水泵的工作转速实现不同工况下均具有最优吸振效果。

32、(1)结构形式具有优势

33、针对市面上动力吸振器的安装面多为平面式很难用于大直径管道这种曲面结构，本发明所提出的动力吸振器本身的基本结构就是一个管道形状，而通过多个并列式环形气囊将内管和外管连接，在非常狭小的空间内实现了外管的弹性悬浮，形成了一个外管作为质量，环形气囊为弹性元件的弹簧质量系统。

34、(2)可方便调节吸振频率以适应不同运行工况

35、所提出的可调频时动力吸振器通过安装在外管上的传感器对其一阶振动固有频率进行反馈，然后通过气泵作为执行机构对气囊压力进行调节，从而形成了一个负反馈系统，可以十分便捷的通过充放气实现整个系统吸振频率的精确调节，始终具有最优的吸振效果。

36、作为优选，外管上设置两个振动传感器，安装在外管上沿其径向方向的相对两端，使得实时得出的信号值能够更加准确得出吸振器自身固有频率。

37、作为优选，环形气囊包括若干单元气囊，其传输振动的灵敏度高，相对于作为一个整体的环形气囊的设置，该方式显然能快速、准确传递振动。

38、作为优选，内管为薄壁钢结构，使得其传动和筒体一致的振动，传递的更加灵敏。