Los equipos de prueba de entorno mecánico están diseñados según el principio de inducción electromagnética. Cuando un conductor electrificado se encuentra en un campo magnético constante, estará sujeto a una fuerza, y cuando una corriente alterna pasa a través del conductor, se producirá una vibración. La bobina impulsora de una serie de pruebas en entornos combinados se ubica oficialmente en un espacio con alta intensidad de inducción magnética. Cuando la señal de vibración requerida se genera desde un generador de señal o controlador de vibración y se amplifica mediante un amplificador de potencia y se pasa a la bobina impulsora, la serie de pruebas de entorno combinado generará la forma de onda de vibración requerida.
La bobina impulsora y las piezas móviles son los componentes principales del equipo de pruebas ambientales mecánicas, y su frecuencia de resonancia de primer orden determina el rango de frecuencia del uso de la serie de pruebas ambientales combinadas. Los métodos de generación de corriente de bobina impulsora de la serie de pruebas de entorno combinado incluyen directa e inducción. El método directo consiste en aplicar directamente la salida de corriente del amplificador a la bobina impulsora, que es la corriente principal de los equipos de prueba de entornos mecánicos. El tipo de inducción consiste en pasar corriente alterna a una bobina fija y luego generar corriente en la bobina impulsora mediante inducción.
La bobina impulsora del equipo de prueba de entorno mecánico de inducción no requiere cables y tiene una estructura simple, pero la eficiencia de este tipo de serie de prueba de entorno combinado es relativamente baja. Debido a su excelente solución al problema de conducir cables de salida de bobina, su producto es más práctico. Los métodos de generación de campos magnéticos de los equipos de prueba de entornos mecánicos se pueden dividir en tipo de imán permanente y tipo de excitación. El campo magnético constante de los imanes permanentes lo genera el acero magnético. Debido a la dificultad de producir acero magnético de gran volumen, esta estructura actualmente solo es adecuada para equipos de prueba de entornos mecánicos pequeños. Para equipos de prueba de entorno mecánico de gran tamaño, es necesario pasar corriente continua a través de la bobina de excitación para generar un campo magnético constante, lo que se conoce como equipo de prueba de entorno mecánico de tipo excitación. El equipo de prueba de entorno mecánico de tipo excitación se puede dividir en excitación simple y excitación doble. La excitación única solo tiene un conjunto de bobinas de excitación, formando un circuito de campo magnético. Esta estructura tiene una baja eficiencia de excitación, un alto consumo de energía y una gran fuga magnética, lo que requiere el uso de bobinas de desmagnetización para garantizar un campo magnético bajo en el banco de trabajo. La excitación dual genera campos magnéticos a partir de dos conjuntos de devanados de excitación, que se colocan en los lados superior e inferior del espacio magnético de trabajo. Los campos magnéticos en el espacio magnético de trabajo se superponen entre sí, mientras que los campos magnéticos en el banco de trabajo se cancelan entre sí, por lo que el campo magnético en el banco de trabajo es muy pequeño.
Existen varios métodos de enfriamiento para equipos de prueba de entornos mecánicos, incluido el enfriamiento natural, el enfriamiento por aire forzado, el enfriamiento por agua y el enfriamiento por aceite. El enfriamiento por aire forzado es un método de enfriamiento comúnmente utilizado para equipos de prueba de entornos mecánicos pequeños y medianos. La refrigeración por agua es un método de refrigeración comúnmente utilizado para equipos de prueba de entornos mecánicos grandes y medianos. El amplificador de potencia es un componente importante del sistema Combined Environment Test Series, y su rendimiento y compatibilidad con Combined Environment Test Series afectan directamente el rendimiento del sistema. El desarrollo de los amplificadores de potencia ha pasado por tres generaciones, desde amplificadores de válvulas hasta amplificadores lineales de transistores y luego amplificadores de conmutación digitales. Los amplificadores de conmutación tienen una distorsión relativamente alta a baja potencia de salida y la carcasa requiere un buen blindaje electromagnético; de lo contrario, provocará interferencias electromagnéticas en los dispositivos circundantes.
Los indicadores técnicos del equipo de prueba de entorno mecánico incluyen: empuje sinusoidal nominal, valor útil del empuje aleatorio, rango de frecuencia de operación, velocidad, desplazamiento, masa útil de las piezas móviles, masa de soporte directo permitida de la mesa de trabajo, par de torsión permitido sin carga de la mesa de trabajo, campo magnético parásito, distorsión de la forma de onda de aceleración, uniformidad de aceleración de la mesa de trabajo y relación de vibración lateral. El empuje de una serie de pruebas en entornos combinados se refiere al producto de la masa de sus partes móviles y la aceleración que se puede lograr con esa masa, en lugar del peso de la muestra. El empuje sinusoidal nominal es el producto de la masa útil de las piezas móviles y la velocidad máxima, mientras que el valor útil del empuje aleatorio es el producto de la masa útil de las piezas móviles y el valor útil alcanzable de la gran aceleración al realizar experimentos de curva de densidad espectral de potencia en equipos de prueba de entorno mecánico de acuerdo con las especificaciones estándar.
Los equipos de prueba de entorno mecánico seguirán siendo el principal equipo para pruebas de vibración en el futuro, y su tecnología de fabricación se desarrollará en dos aspectos. Uno es la aplicación de nuevos materiales. Con la reducción del costo de los materiales magnéticos grandes, será posible utilizar equipos de prueba ambientales mecánicos de imanes permanentes grandes. Este tipo de serie de pruebas de entorno combinado tiene una estructura simple, ahorra energía y tiene una alta confiabilidad. Los amplificadores de potencia adoptarán circuitos más digitales y modulares, con volúmenes cada vez más pequeños y mayor eficiencia. El segundo es la aplicación de nuevos métodos. Con la promoción de los métodos de elementos finitos, las características dinámicas de estructuras complejas se pueden calcular con precisión y rapidez.
