振動控制

從廣義上講，振動控制包括兩方面內容：（1）有利振動的利用；（2）有害振動的抑制：抑振（即振動控制）。

振動控制的任務：通過一定的手段使受控對象的振動水平滿足人們的預定要求。採用隔振、吸振、阻尼等技術措施以減輕物體振動並阻止其傳播。其目的是保護人及靈敏儀器設備免受振動的影響 ^[2]  。

振動控制在現代工程中應用十分廣泛，很多工程因為沒有考慮共振效應而失敗，造成經濟上的損失和人員上的傷亡。因此，其研究價值不言而喻。

工業和運輸業中廣泛採用機器作原動力，機械振動的危害越發嚴重，振動控制要求日益迫切。汽輪機、水輪機和電機等動力機械，汽車、火車、船舶和飛機等交通運輸工具，以及工作母機、礦山機械和工程機械等，都沿着高速重載方向發展，其振動也日益強烈。精密機牀和精密加工技術的發展中，如果離開嚴格隔振的平靜環境，工作就不正常，無法達到預期的精度目標。材料工業和建築工業的發展中，廣泛採用高強度的建築材料，建築高度不斷攀升使得建築受風載激勵後振幅達幾米之大，難以滿足舒適和安全要求，倘不能減振，此類高樓就無法繼續發展下去。飛機、導彈、坦克、戰車通常在最為惡劣的環境中工作。因此，軍工部門對減振環節的要求也日漸增多。尤其是如今的精確打擊方向的研究，更需要減振理論的支持。

無論是民用工業還是軍事工業，其產品性能都與減振技術密切相關。產品性能又決定了企業的利潤效益。因此，關於振動控制的研究永不過時 ^[1]  。

按照所採用的抑制振動手段可將振動控制分為5類：

（1）消振：消除或減弱振源，治本方法，但是從技術上來説，還沒有成熟的技術可以有效地消除震動源。

（2）隔振：消除或減弱振動傳輸。在振源與受控對象之間串加一個子系統（隔振器），以減小受控對象對振源激勵的影響。

按照傳遞方式，隔振分為：

a．積極隔振：用隔振器將振動着的機器（振源）與地基隔離開，防止或減小傳遞到地基上的動壓力，從而抑制振源對周圍設備的影響。隔離振源。

b．消極隔振：將需要保護的機器用隔振器與振動着的地基（振源）隔離開，防止或減小地基振動對機器的影響。隔離響應。

注：積極隔振與消極隔振雖概念不同，但實施方法卻一樣，都是把需要需要隔離的機器安裝在合時的隔振器（彈性裝置）上，使大部分振動被隔振器所吸收。

（3）吸振（動力吸振）：在受控對象上附加一個子系統（動力吸振器），產生吸振力以減小受控對象對振源激勵的影響。

（4）阻振（阻尼減振）：在受控對象上附加阻尼器或阻尼元件，通過消耗能量使響應減小。

（5）結構修改：通過修改受控對象的動力學特性參數使其振動滿足預定的要求，不需附加任何子系統。

可以分為自然振源和人工振源兩大類：自然振源如地震、海浪、風振等；人工振源如各類動力機器的運轉、交通運輸工具的運行、建築工地打樁和人工爆破等。人工振源產生的振動波，一般是在地表中傳播，通過建築物的基礎或地坪傳至人體、精密儀器設備或建築物本身，這將會對人體和物體產生危害 ^[3]  。

隔振是利用振動元件間阻抗的不匹配，以降低振動傳播的措施。隔振技術常應用在振動源附近，把振動能量限制在振源上，不向外界擴散，以免激發其他構件的振動；也應用在需要保護的物體附近，把需要低振動的物體同振動環境隔開，避免物體受振動的影響。採取隔振措施主要是設計合適的隔振器。隔振的原理是把物體和隔振器（主要是彈簧）系統的固有頻率設計得比激發頻率低得多（至少低3倍）;但對高頻振動要注意把隔振器的特性阻抗設計得與連結構件的特性阻抗有很大變化（至少差3倍）。為此,隔振器如用鋼絲彈簧，還要墊上橡皮、毛氈等作的墊子。在隔振器的設計中，還應該考慮阻尼的作用。對啓動過程中變速的機械，設計隔振器時應加阻尼措施，以免經過共振頻率時振動過大。

阻尼是通過粘滯效應或摩擦作用把振動能量轉換成熱能而耗散的措施。阻尼能抑制振動物體產生共振和降低振動物體在共振頻率區的振幅，具體措施就是提高構件的阻尼或在構件上鋪設阻尼材料和阻尼結構。如近年來研製成的減振合金材料，具有很大的內阻尼和足夠大的剛性，可用於製造低噪聲的機械產品。 　另外，在振動源上安裝動力吸振器，對某些振動源也是有效的降低振動措施。對沖擊性振動，吸振措施也能有效地降低衝擊激發引起的振動響應。電子吸振器是另一種類型的吸振設備。它的吸振原理與上述隔振、阻尼不同，它是利用電子設備產生一個與原來振動振幅相等、相位相反的振動，來抵銷原來振動以達到降低振動的目的（見有源降噪）。

一般情況下，隔振設備和阻尼設備的功能是差不多的，兩者是相輔相成的，所以在選型的時候，一定要挑選合理的平衡點。在某些強振動環境中，採取若干振動防護措施，也能消除或減輕振動對人的危害 ^[1]  。