地震模擬教學演示系統的製作方法
2023-04-22 19:22:06 4
地震模擬教學演示系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種地震模擬教學演示系統，包括水平地震模擬振動臺、設備基礎、教學演示裝置和防護機罩，水平地震模擬振動臺和防護機罩均安裝於設備基礎上，水平地震模擬振動臺置於防護機罩內，教學演示裝置包括攝像頭、計算機和液晶顯示器，攝像頭用於監測水平地震模擬振動臺，液晶顯示器安裝於防護機罩上，攝像頭的信號輸出端與計算機的視頻信號輸入端連接，計算機的視頻信號輸出端與液晶顯示器的信號輸入端連接。本系統兼具研究試驗功能和教學演示功能，集成安裝形成整體，充分考慮教學演示需要，以典型地震波波形為控制目標，演示試驗功能強、系統安全性好、結構緊湊、安裝簡便、易於操作、工作能耗低、運行噪聲小，便於推廣。
【專利說明】地震模擬教學演示系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種地震模擬試驗和教學演示系統，尤其涉及一種整體吊裝、無特殊配套建設要求、多功能、安全、節能、環保的地震模擬教學演示系統，屬於地震模擬的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]地震是對人類社會影響重大的自然災害之一，不論是民房建築還是橋梁大壩，都需要進行抗震研究。抗震研究的主要手段有計算分析研究和試驗研究，其中試驗研究對於驗證分析方法、預測評估建築的抗震性能有著不可替代的作用，因此地震模擬試驗在土木工程、橋梁、建築、地下工程、水利等領域的科研和教學中都極為重要。
[0003]地震模擬振動臺是20世紀60年代發展起來的一種地震模擬試驗的室內研究手段，在數十年的發展中，出現了機械式、電磁式和電液伺服式等多種類型的地震模擬振動臺，其中電液伺服式地震模擬振動臺由於易於實現低頻大位移、激振機構緊湊、出力大等技術優勢，已成為當今地震模擬振動臺的主流。
[0004]截至目前，研究所和大學已經建成的地震模擬試驗系統往往只有地震模擬振動臺，系統主要關注試驗功能而忽視了教學演示功能。設備的操作往往需要專業培訓、科普互動性不強，沒有配置成套的觀測記錄手段、試驗演示的生動性不夠，缺少配套的安全防護措施、粉塵噪聲汙染大、觀眾觀摩試驗存在飛物傷人的安全隱患，同時需要專門建設配套的混凝土基礎、冷卻水塔、泵站和管網配套，設備接口複雜、安裝調試周期長。
[0005]經搜索專利文獻資料，未發現能夠充分兼顧試驗研究和教學演示需求的地震模擬試驗系統報導，未見公開的關於地震模擬試驗和教學演示系統的文獻，更未見相關產品在實際應用中使用。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的就在於為了解決上述問題而提供一種兼具研究試驗功能和教學演示功能的地震模擬教學演示系統。
[0007]本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的:
[0008]本實用新型所述地震模擬教學演示系統包括水平地震模擬振動臺，還包括設備基礎、教學演示裝置和防護機罩，所述水平地震模擬振動臺和所述防護機罩均安裝於所述設備基礎上，所述水平地震模擬振動臺置於所述防護機罩內，所述教學演示裝置包括攝像頭、計算機和液晶顯示器，所述攝像頭用於監測所述水平地震模擬振動臺，所述液晶顯示器安裝於所述防護機罩上，所述攝像頭的信號輸出端與所述計算機的視頻信號輸入端連接，所述計算機的視頻信號輸出端與所述液晶顯示器的信號輸入端連接。
[0009]將水平地震模擬振動臺置於防護機罩內，能夠避免粉塵噪聲汙染大、觀眾觀摩試驗可能發生飛物傷人的問題，同時通過教學演示裝置讓觀眾實時了解地震模擬振動的動態，達到切身體會地震試驗和教學演示的目的。將水平地震模擬振動臺、教學演示裝置和防護機罩均集中於設備基礎上，能夠實現整體吊裝，並不再需要基礎設備，只需置於空地上即可完成地震模擬教學演示功能。
[0010]為了實現與視頻信息對應的音頻信號播放，所述教學演示裝置還包括安裝於所述防護機罩上的音箱，所述計算機的音頻信號輸出端與所述音箱的信號輸入端連接。
[0011]作為優選，所述計算機為面板式計算機，其自帶的計算機顯示器安裝於所述防護機罩上。
[0012]為了便於安裝各部件，所述防護機罩包括相互連接的固定機罩和移動機罩，所述固定機罩安裝於所述設備基礎上，所述移動機罩通過導軌安裝於所述固定機罩上或所述設備基礎上並能夠在水平方向移動。
[0013]具體地，所述固定機罩為鋼骨架鑲鋼製複合隔音板結構，所述移動機罩為鋼骨架嵌鋼化玻璃結構，所述水平地震模擬振動臺的模型箱置於所述移動機罩遠離所述固定機罩時所處的區域內，所述攝像頭安裝於所述固定機罩上並能夠獲取所述模型箱的視頻信息，移動機罩的透明性能便於攝像頭攝像，也便於直接觀察。
[0014]具體地，所述水平地震模擬振動臺還包括臺面、支撐導向機構、作動器、液壓源和控制器，所述臺面通過所述支撐導向機構安裝於所述設備基礎上，所述模型箱安裝於所述檯面上，所述作動器通過安裝座安裝於所述設備基礎上，所述作動器和所述控制器置於所述固定機罩內，所述作動器的動力輸入端與所述液壓源的輸出端連接，所述作動器的控制輸入端與所述控制器的輸出端連接，所述作動器的動力輸出端與所述模型箱的動力輸入端連接。
[0015]更具體地，所述作動器包括伺服液壓缸、電液伺服閥和位移反饋模塊；所述液壓源包括蓄能器組和自然冷卻靜音泵站。
[0016]本實用新型的有益效果在於:
[0017]本系統兼具研究試驗功能和教學演示功能，集成安裝形成整體，能夠整體吊裝，無特殊配套建設要求，充分考慮教學演示需要，以典型地震波波形為控制目標，演示試驗功能強、系統安全性好、結構緊湊、安裝簡便、易於操作、工作能耗低、運行噪聲小、節能環保，便於推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型所述地震模擬教學演示系統的主視透視效果圖；
[0019]圖2是本實用新型所述地震模擬教學演示系統的主視外觀效果圖；
[0020]圖3本實用新型所述地震模擬教學演示系統去掉防護機罩後的主視圖；
[0021]圖4本實用新型所述地震模擬教學演示系統去掉防護機罩後的俯視圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0023]如圖1-圖4所示，本實用新型所述地震模擬教學演示系統包括水平地震模擬振動臺、設備基礎1、教學演示裝置和防護機罩，所述水平地震模擬振動臺和所述防護機罩均安裝於所述設備基礎I上，所述水平地震模擬振動臺包括模型箱10、臺面3、支撐導向機構4、作動器、液壓源和控制器(圖中未示出)，臺面3通過支撐導向機構4安裝於設備基礎I上，模型箱10安裝於臺面3上，所述作動器包括伺服液壓缸5、電液伺服閥6和位移反饋模塊(圖中未示出)，伺服液壓缸5通過安裝座2安裝於設備基礎I上；所述液壓源包括蓄能器組7和自然冷卻靜音泵站8，蓄能器組7的四個蓄能器組成的分布在作動器的兩邊，並通過進回油管路與自然冷卻靜音泵站8中的油箱進行連接；所述防護機罩包括相互連接的固定機罩16和移動機罩9,固定機罩16為鋼骨架鑲鋼製複合隔音板結構,移動機罩9為鋼骨架嵌鋼化玻璃結構，固定機罩16安裝於設備基礎I上，移動機罩9通過導軌安裝於固定機罩16上(或設備基礎I上)並能夠在水平方向移動；所述作動器和控制器置於固定機罩16內，伺服液壓缸5與蓄能器組7通過油管連接，電液伺服閥6串聯在伺服液壓缸5的進油管上，電液伺服閥6的控制輸入端與控制器的輸出端連接,伺服液壓缸5的活塞杆與模型箱10的動力輸入端連接；模型箱10置於移動機罩9遠離固定機罩16時所處的區域內；所述教學演示裝置包括攝像頭11、面板式計算機(圖中未示出)、液晶顯示器12和音箱14，攝像頭11安裝於固定機罩16上並能夠獲取模型箱10的視頻信息，音箱14、液晶顯示器12和面板式計算機自帶的計算機顯示器13均嵌入式安裝於固定機罩16上，攝像頭11的信號輸出端與面板式計算機的視頻信號輸入端連接，面板式計算機的視頻信號輸出端與液晶顯示器12的信號輸入端連接，面板式計算機的音頻信號輸出端與音箱14的信號輸入端連接。圖1中還示出了用於使本系統立即停止運行的急停按鈕15，以應對突變狀況。上述結構中，水平地震模擬振動臺的結構與傳統的同類振動臺結構相同，其細化結構不作具體描述。
[0024]如圖1-圖4所示，本系統工作時，開啟總電源，面板式計算機、液晶顯示器12和攝像頭11自動開機運行，然後啟動液壓源的自然冷卻靜音泵站8為蓄能器組7充油，完成充油後，自然冷卻靜音泵站8自動停止，控制器發出相應的地震波控制信號，地震波控制信號驅動伺服液壓缸5帶動臺面3和模型箱10沿支撐導向機構4產生相應的水平運動，測量反饋模塊實時反饋伺服液壓缸5的運動信號到控制器。同時，攝像頭11實時拍攝試件在地震波下的運動響應和破壞情況，面板式計算機實時記錄並通過液晶顯示器12顯示，教學演示音頻文件通過音箱14對外播放。當出現故障或安全問題時，按下急停按鈕15即可緊急停止試驗或教學演示。
【權利要求】
1.一種地震模擬教學演示系統，包括水平地震模擬振動臺，其特徵在於:還包括設備基礎、教學演示裝置和防護機罩，所述水平地震模擬振動臺和所述防護機罩均安裝於所述設備基礎上，所述水平地震模擬振動臺置於所述防護機罩內，所述教學演示裝置包括攝像頭、計算機和液晶顯示器，所述攝像頭用於監測所述水平地震模擬振動臺，所述液晶顯示器安裝於所述防護機罩上，所述攝像頭的信號輸出端與所述計算機的視頻信號輸入端連接，所述計算機的視頻信號輸出端與所述液晶顯示器的信號輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的地震模擬教學演示系統，其特徵在於:所述教學演示裝置還包括安裝於所述防護機罩上的音箱，所述計算機的音頻信號輸出端與所述音箱的信號輸入端連接。
3.根據權利要求1或2所述的地震模擬教學演示系統，其特徵在於:所述計算機為面板式計算機，其自帶的計算機顯示器安裝於所述防護機罩上。
4.根據權利要求1或2所述的地震模擬教學演示系統，其特徵在於:所述防護機罩包括相互連接的固定機罩和移動機罩，所述固定機罩安裝於所述設備基礎上，所述移動機罩通過導軌安裝於所述固定機罩上或所述設備基礎上並能夠在水平方向移動。
5.根據權利要求4所述的地震模擬教學演示系統，其特徵在於:所述固定機罩為鋼骨架鑲鋼製複合隔音板結構，所述移動機罩為鋼骨架嵌鋼化玻璃結構，所述水平地震模擬振動臺的模型箱置於所述移動機罩遠離所述固定機罩時所處的區域內，所述攝像頭安裝於所述固定機罩上並能夠獲取所述模型箱的視頻信息。
6.根據權利要求5所述的地震模擬教學演示系統，其特徵在於:所述水平地震模擬振動臺還包括臺面、支撐導向機構、作動器、液壓源和控制器，所述臺面通過所述支撐導向機構安裝於所述設備基礎上，所述模型箱安裝於所述檯面上，所述作動器通過安裝座安裝於所述設備基礎上，所述作動器和所述控制器置於所述固定機罩內，所述作動器的動力輸入端與所述液壓源的輸出端連接，所述作動器的控制輸入端與所述控制器的輸出端連接，所述作動器的動力輸出端與所述模型箱的動力輸入端連接。
7.根據權利要求6所述的地震模擬教學演示系統，其特徵在於:所述作動器包括伺服液壓缸、電液伺服閥和位移反饋模塊；所述液壓源包括蓄能器組和自然冷卻靜音泵站。
【文檔編號】G09B5/06GK203562132SQ201320751017
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】王鈺, 胡紹全, 陳穎, 胡勇, 嚴俠, 張平, 李思忠 申請人:中國工程物理研究院總體工程研究所