一、主要類型及工作原理

1. 機械式振動臺

• 工作原理：利用旋轉偏心質量塊的離心力產生振動力。

• 臺面下方有一個由電機驅動的偏心軸或偏心塊。

• 當軸旋轉時，不平衡的離心力會使整個臺面產生周期性（正弦）的往復運動。

• 通過調節電機的轉速來改變振動頻率，通過調節偏心塊的重量或偏心距來改變振動幅度（加速度）。

• 特點：

• 成本較低，結構簡單，維護方便。

• 通常只能做固定頻率或掃頻的正弦振動，難以模擬復雜的隨機振動。+

• 負載能力大，但頻率范圍較窄（通常5-100Hz），波形失真相對較大。

• 主要應用：適用于對精度要求不高、主要用于尋找共振點的初步測試或教學演示。

2. 液壓式振動臺

• 工作原理：利用高壓液壓油驅動液壓缸活塞做往復運動。

• 電液伺服閥接收控制系統發出的電信號（波形指令）。

• 伺服閥精確控制高壓油流入和流出液壓缸的方向和流量，從而推動與臺面相連的活塞桿按指令運動。

• 通過反饋傳感器（如加速度計）構成閉環控制，確保運動精度。

• 特點：

• 推力極大，可達數十噸甚至上百噸。

• 位移大（可達±500mm以上），適合測試大型、重型設備（如汽車整車、大型集裝箱、航天器部件）。

• 頻率范圍較低（通常0.1-500Hz），運行噪音小。

• 系統復雜，需要配套液壓源，維護成本高。

• 主要應用：汽車、建筑、重型機械等大型試件的振動試驗。

3. 電磁式振動臺（常用、精密）

• 工作原理：基于“通電導體在磁場中受力"的電磁感應原理（弗萊明左手定則）。

• 固定部分：強大的永磁體或勵磁線圈產生一個恒定、均勻的高強度磁場。

• 運動部分（動圈）：一個纏繞線圈的骨架（動圈）位于磁場中，并與臺面剛性連接。

• 驅動：功率放大器將控制系統（振動控制器）發出的微弱電信號（如隨機波形或正弦波形）放大，然后輸入動圈。

• 運動產生：通電的動圈在磁場中受到洛倫茲力的作用，從而帶動臺面上下（垂直臺）或左右（水平臺）做精確的往復運動。

• 閉環控制：安裝在臺面或動圈上的加速度計實時測量振動響應，并將其反饋給控制器。控制器比較“設定值"與“反饋值"，不斷調整輸出信號，確保振動按照預設的“頻譜"或“波形"進行。

• 特點：

• 頻率范圍極寬（DC-3000Hz甚至更高），能精確模擬隨機振動、正弦振動、沖擊等多種復雜波形。

• 控制精度高，波形失真小。

• 加速度大，但位移和推力通常小于液壓臺。

• 是實驗室和研究機構中最主流的類型。

• 主要應用：電子產品、元器件、汽車零部件、航空航天精密儀器、包裝件等的可靠性試驗。

二、核心系統構成（以電磁臺為例）

一個完整的模擬運輸振動系統包括：

1. 振動臺體：產生振動的機械主體（含磁路和動圈）。

2. 功率放大器：為動圈提供驅動電流的電源。

3. 振動控制器：系統的“大腦"。用戶在其中設定測試條件（如加速度譜密度、頻率范圍、持續時間等），它生成驅動信號并處理反饋信號，實現精確控制。

4. 冷卻系統：用于冷卻功率放大器和大電流長時間運行產生的巨大熱量（風冷或水冷）。

5. 傳感器：主要是加速度計，用于測量和反饋。

6. 測試夾具：將被測樣品牢固安裝在臺面上的工裝。

三、工作流程簡述

1. 數據輸入：將運輸振動圖譜輸入控制器。這個圖譜可能來自國際標準（如ISTA、ASTM）、行業標準或通過數據采集器在真實運輸路線上實測得到。

2. 安裝樣品：將待測產品（通常是帶包裝的）通過夾具固定在振動臺面上。

3. 設定參數：在控制器上選擇測試模式（隨機/正弦）、頻率范圍、加速度、測試時間等。

4. 開始測試：控制器發出指令 → 功率放大器放大信號 → 驅動動圈在磁場中運動 → 臺面開始振動 → 傳感器測量振動值并反饋給控制器 → 控制器實時調整輸出，使臺面振動精確符合預設圖譜。

5. 結果評估：測試結束后，檢查產品及包裝是否發生破損、變形、功能失效等，從而判斷其抗振能力。

總結

模擬運輸振動臺通過機電（機械）、液電（液壓）或電磁（電動） 的轉換原理，在精密閉環控制系統的指揮下，精確復現產品在運輸途中所經歷的復雜振動環境。其根本目的是在實驗室內以可重復、可加速、可量化的方式，提前暴露產品設計和包裝的潛在缺陷，從而提升產品在真實流通過程中的可靠性，減少損失。其中，電磁式振動臺因其優異的性能和靈活性，已成為當前精密模擬運輸振動測試的主流。