减振构件、晶体振荡装置、频率综合器以及电子设备.pdf

本发明提供了一种减振构件，用于减小外部振动对晶体振荡元件的干扰，包括：底座；安装于底座上的至少三组减振组件，用于缓冲外部振动；以及，支撑组件，包括凹陷部和至少三个端部，凹陷部用于支撑晶体振荡元件，端部安装于减振组件的预定位置处，其中，减振组件包括：两个减振体，由弹性材料制成，分别设置在端部的上下两侧；和，施压件，穿过减振体以及端部，和底座相连接，用于对减振体施压使得该减振体被压缩至低刚度区内，使得本发明提供的减振构件结构简单轻便，安装方便，具有刚度和阻尼可调节，全向减振性能良好，耐久性能好，耐高温、低温、抗腐蚀性，不易老化等优点，有很强的实用性及广阔的应用前景。

权利要求书
1.  一种减振构件，用于减少外部振动对晶体振荡元件的干扰， 其特征在于，包括：
底座；
至少三组减振组件，安装于所述底座上，用于缓冲所述外部振动； 以及
支撑组件，包括凹陷部和至少三个端部，所述凹陷部用于支撑所 述晶体振荡元件，所述端部安装于所述减振组件的预定位置处，
其中，所述减振组件包括：
两个减振体，由弹性材料制成，分别设置在所述端部的上下两侧； 和
施压件，穿过所述减振体以及所述端部，和所述底座相连接，用 于对所述减振体施压使得该减振体被压缩至低刚度区内。

2.  根据权利要求1所述的减振构件，其特征在于：
其中，当所述晶体振荡元件为正方体以及长方体中的任意一种形 状时，所述支撑组件的端部为至少四个，
所述减振组件为至少四组。

3.  根据权利要求1所述的减振构件，其特征在于：
其中，所述支撑组件的端部以所述晶体振荡元件的重心为对称中 心设置，所有的所述端部和所述晶体振荡元件的重心位于同一平面 内。

4.  根据权利要求1所述的减振构件，其特征在于：
其中，所述施压件和所述底座螺合连接，可相对所述底座上下移 动来对所述减振体进行不同程度的压缩，以调节所述减振体的预压缩 量，使得所述减振体的刚度位于低刚度区内。

5.  根据权利要求1所述的减振构件，其特征在于：
其中，所述减振体为金属橡胶。

6.  一种晶体振荡装置，其特征在于，具有：
晶体振荡元件；以及
减振构件，用于支撑并且减少外部振动对该晶体振荡元件的干 扰，
其中，所述减振构件如权利要求1-5中任意一项所述。

7.  一种频率综合器，其特征在于，具有：
晶体振荡装置，用于产生基准振荡频率；和
变频装置，用于对该基准振荡频率进行加、减、乘、除四则运算， 从而生成一系列频率信号，
其中，所述晶体振荡装置如权利要求6所述。

8.  一种电子设备，其特征在于，具有：
本体；以及
安装在该本体上的晶体振荡装置，
其中，所述晶体振荡装置如权利要求6所述。

9.  一种电子设备，其特征在于，具有：
本体；以及
安装在所述本体上的频率综合器，
其中，所述频率综合器如权利要求7所述。

说明书减振构件、晶体振荡装置、频率综合器以及电子设备
技术领域
本发明属于减振领域，具体涉及一种减振构件、晶体振荡装置、 频率综合器以及电子设备。
背景技术
晶体振荡器是电子设备的核心部件，能够产生作为该电子设备基 准信号的基准振荡频率，当电子设备需要使用多个信号时，可以采用 频率综合器来对基准振荡频率进行加、减、乘、除四则运算，从而获 得所需的、具有一定稳定度以及精度的一系列频率信号。
实际工作中，电子设备的载体的振动和电子设备内部器件工作所 引起的振动都会传递到晶体振荡器上，从而降低晶体振荡器产生的振 荡频率的稳定性，使得振荡频率发生漂移，由此产生相位噪声，干扰 电子设备的正常运行。以飞机为例，外界冲击以及飞机本身的振动都 会干扰晶体振荡器，导致相位噪声的产生，所产生的相位噪声会干扰 雷达的准确定位，使得飞机的航向发生偏移，外部振动越大，晶体振 荡器的相位噪声就越大，这样航向的偏移量就越大，飞行安全性就越 低。因此，设计合理的减振装置，将电子设备载体对晶体振荡器的振 动冲击降低到不影响电子设备正常工作的水平，显得尤为必要。
为了降低晶体振荡器的振动冲击，在现有技术中，多采用钢丝绳 减振装置对晶体振荡器进行减振，但是，钢丝绳减振装置只能在单个 方向具有减振作用，虽然在一般情况下可以满足电子信息设备的要 求，但对于对信号的稳定性要求较高和外界环境振动比较剧烈的电子 设备来说，钢丝绳减振装置的减振效果明显达不到需求，而且长时间 使用后，钢丝绳容易发生断裂而失效，耐久性能差。
发明内容
本发明是为解决上述问题而进行的，通过提供一种减振构件，减 小外部振动对晶体振荡元件的干扰。
本发明采用了如下技术方案：
本发明提供的减振构件，具有以下特征，包括：底座；至少三组减振 组件，安装于底座上，用于缓冲外部振动；以及，支撑组件，包括凹 陷部和至少三个端部，凹陷部用于支撑晶体振荡元件，端部安装于减 振组件的预定位置处，
其中，减振组件包括：两个减振体，由弹性材料制成，分别设置 在端部的上下两侧；和，施压件，穿过减振体以及端部，和底座相连 接，用于对减振体施压使得该减振体被压缩至低刚度区内。
本发明提供的减振构件，还可以具有以下特征：当晶体振荡元件 为正方体以及长方体中的任意一种形状时，支撑组件的端部为至少四 个，减振组件为至少四组。
本发明提供的减振构件，还可以具有以下特征：支撑组件的端部 以晶体振荡元件的重心为对称中心设置，所有的端部和晶体振荡元件 的重心位于同一平面内。
本发明提供的减振构件，还可以具有以下特征：施压件和底座螺 合连接，可相对底座上下移动来对减振体进行不同程度的压缩，以调 节减振体的预压缩量，使得减振体的刚度位于低刚度区内。
本发明提供的减振构件，还可以具有以下特征：减振体为金属橡 胶。
进一步的，本发明还提供了一种晶体振荡装置，具有以下特征， 具有：晶体振荡元件；以及如前面任意一项所述的减振构件，用于支 撑并且减少外部振动对该晶体振荡元件的干扰。
进一步的，本发明还提供了一种频率综合器，具有：变频装置， 以及和变频装置连接的，前一项所述的晶体振荡装置，晶体振荡装置 用于产生作为变频组件基准信号的基准振荡频率，变频装置用于对该 基准振荡频率进行加、减、乘、除四则运算，从而生成一系列频率信 号。
进一步的，本发明还提供了一种电子设备，具有本体以及安装在 本体上的晶体振荡装置。
进一步的，本发明还提供了一种电子设备，具有本体以及安装在 本体上的频率综合器。
发明作用与效果
根据本发明提供的减振构件，包括：底座；安装于底座上的至少 三组减振组件，用于缓冲外部振动；以及，支撑组件，包括凹陷部和 至少三个端部，凹陷部用于支撑晶体振荡元件，端部安装于减振组件 的预定位置处，其中，减振组件包括：两个减振体，由弹性材料制成， 分别设置在端部的上下两侧；和，施压件，穿过减振体以及端部，和 底座相连接，用于对减振体施压使得该减振体被压缩至低刚度区内， 使得本发明提供的减振构件具有以下有益效果：
1.可实现减振构件的刚度和阻尼可调：利用金属橡胶刚度和阻 尼与变形的非线性关系以及施压件和锁紧片的螺纹连接，当金属橡胶 处于低刚度区内，施压件的旋转程度不同，金属橡胶的预压缩量不同， 导致金属橡胶中的金属丝的滑移程度不同，金属丝之间产生的干摩擦 所耗散的系统的能量不同，从而所起到的刚度和阻尼调节作用不同；
2.可实现全向减振：由于金属橡胶的结构，无论外界激励力来 自于哪个方向，金属橡胶都会被压缩，致使金属丝间滑移产生的干摩 擦大量吸收或耗散系统能量，达到隔振和缓冲的目的；
3.避免耦合振动：减振构件的重心和晶体振荡元件的重心位于同 一平面，有效的避免了晶体振荡元件的耦合振动，改善了减振性能；
4.本发明采用金属橡胶作为减振体，由于金属橡胶材料本身的抗 高低温、不易老化、强度高、阻尼大等优点，使得本减振构件具有耐 久性能好，耐高温、低温、抗腐蚀性，不易老化等优点。
附图说明
图1是本发明的实施例一中的电子设备的结构示意图。
图2是本发明的实施例一中的晶体振荡装置的立体结构示意图；
图3是本发明的实施例一中的晶体振荡装置的立体结构爆炸图；
图4是本发明的实施例一中的晶体振荡装置的俯视图；
图5是图3中的晶体振荡装置的剖面结构示意图；
图6为本发明的金属橡胶载荷-位移曲线图；
图7是本发明的减振构件的减振效果图；
图8是本发明的实施例二中的晶体振荡装置的立体结构示意图；
图9是本发明的实施例二中的晶体振荡装置的立体结构爆炸图； 以及
图10为本发明的实施例二中的晶体振荡装置的内部结构示意 图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
实施例一
图1是本实施例的电子设备的结构示意图。
如图1所示，电子设备100包括本体400以及固定安装于其上的 晶体振荡装置200。晶体振荡装置200包括晶体振荡元件10以及固 定晶体振荡元件10并用于减少外部振动对该晶体振荡元件的干扰的 减振构件300，晶体振荡元件20和减振构件300以螺栓和螺柱相配 合的方式进行连接。减振构件300和本体400也以螺栓和螺柱相配合 的方式进行连接，间接将晶体振荡元件20固定于电子设备中。
图2是本实施例的晶体振荡装置的立体结构示意图。
图3是本实施例的晶体振荡装置的立体结构爆炸图。
图4是本实施例中的晶体振荡装置的俯视图。
图5是图4中晶体振荡装置A-A方向的剖面结构示意图。
如图2至图5所示，晶体振荡装置200包括减振构件300以及固 定于其上的晶体振荡元件10。减振构件300包括减振组件1、支撑组 件2以及底座3，支撑组件2通过减振组件1和底座3连接，支撑组 件2的底端和底座3留有间隙，并不互相接触。
减振组件1共四组，包括施压件11、减振体12、刚套13。施压 件11呈T型，包括互相连接的帽部111和杆部112；减振体12为圆 柱型的金属橡胶，包括分别沿支撑组件2的角上下对称的第一金属橡 胶121和第二金属橡胶122，施压件11的杆部112穿过第一金属橡 胶121和第二金属橡胶122通过锁紧片31和底座3螺合连接，帽部 111压在第一金属橡胶121的上端，刚套13包括第一刚套131和第 二刚套132，分别位于第一金属橡胶121和第二金属橡胶122的外围， 且中间部分向内凹陷，嵌入到金属橡胶中。
支撑组件2包括凹陷部21以及设置于凹陷部周边的四个端部22， 晶体振荡元件10通过紧固件放置于凹陷部21内，凹陷部21的周边 部具有以晶体振荡元件10的重心为对称中心而设置的四个带有贯穿 孔的端部22，端部22分别向外突出，安装于第一金属橡胶121和第 二金属橡胶122的外围，并在端部22和金属橡胶之间塞入刚套13， 以固定端部22的位置。同时，端部22的重心和晶体振荡元件10的 重心始终位于同一水平面上。
施压件11的杆部112和底座3以螺合连接，可沿底座3上下移 动，用于调节金属橡胶12的预压缩量，从而调节减振装置刚度与阻 尼到合适的值，以获得最佳的减振效果。待调节完毕后，通过锁紧片 31加强杆部112和底座3的固定，以保持金属橡胶12的最佳压缩量。 同时，底座3的底端设置供螺柱穿过的口32，底座3和电子设备的 本体通过螺栓和螺柱相配合的方式进行固定连接。
组装减振构件300时，先将第一金属橡胶121套在施压件11的 杆部112上端，第一刚套131套在金属橡胶121的外围，而后将杆部 112穿过端部22的贯穿孔，再套上第二金属橡胶122和第二刚套132， 而后将杆部112穿过锁紧片31，和底座3连接，最后微调第一刚套 131和第二刚套132的位置，固定端部22。第一刚套131和第二刚套 132的内侧嵌入到金属橡胶中，外侧和端部22紧密接触，以达固定 金属橡胶12和支撑组件2的目的。
图6为本实施例的金属橡胶的载荷-位移曲线图。
如图6所示，当作用于金属橡胶上的荷载力不同时，金属橡胶的 被压缩位移不同，因而导致金属橡胶中金属丝的滑移程度不同，则金 属橡胶所表现出的刚度也不同。根据金属橡胶在不同的被压缩位移下 所表现出的刚度，将金属橡胶所处的状态划分为线性区、低刚度区以 及高刚度区。当被压缩位移小于0.2mm时，金属橡胶处于线性区； 当被压缩位移介于0.2mm和2mm之间时，金属橡胶处于低刚度区； 当被压缩位移大于2mm时，金属橡胶处于高刚度区。
在线性区，作用于金属橡胶上的荷载力较小，其被压缩位移和荷 载力呈线性关系，金属橡胶的变形主要是其自身的螺旋形状的受载变 形而金属丝之间几乎无滑移，因此金属橡胶的刚度几乎不变，阻尼很 小；随着作用于金属橡胶上的荷载力的不断增大，金属橡胶中的金属 丝开始出现不同程度的滑移，其被压缩位移不再和作用于其上的荷载 力呈线性关系，而是逐渐变得平缓。此时，金属丝之间相互滑移产生 的摩擦会耗散能量，使得金属橡胶的阻尼增大而使其处于低刚度区 内，呈一定的软特性；当作用于金属橡胶上的荷载力继续增大，使得 被压缩位移大于2mm时，金属橡胶中的金属丝互相挤压，滑移现象 减弱，金属橡胶又开始呈现硬特性，刚度变大，阻尼变小，此时，金 属橡胶处于高刚度区。
故用金属橡胶制成的减振装置，当位移不断改变时，即金属橡胶 的压缩量改变时，金属橡胶会呈现不同的刚度和阻尼特性。因在线性 区和高刚度区时，金属橡胶刚度太大，不能实现减振，因此只有通过 调节压缩量，使金属橡胶处于低刚度区时，才能应对外界振动，减轻 外界振动对晶体振荡元件的影响。
图7为本实施例中的减振构件的减振效果图。
如图7所示，减振效果图中的横坐标为外部激励频率，纵坐标中 的加速度传递率η为晶体振荡元件响应和外部激励频率的比值，当η 的值小于1时，说明减振装置起到了减振作用，η的值越小减振作用 就越好。
由图7可知，当外部激励频率大于100Hz时，η的值就已经小于 1，说明减振构件300对晶体振荡元件10的减振效果明显；当外部激 励频率在1000Hz附近(即、实际应用中最常遇到的干扰频率)时， η的值降至0.1，说明减振效果非常显著。
本实施例中，减振体的材质为金属橡胶，以满足军工领域耐疲劳 性以及耐腐蚀性的要求，当本实施例提供的减振构件用于要求较低的 民用领域时，减振体还可以用硅橡胶或其他的普通橡胶代替，以简化 制造步骤并降低制造成本。
本实施例中，金属橡胶可以采用304不锈钢钢丝，0Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢钢丝，1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢钢丝制备。
本实施例中的施压件、刚套、支撑组件、锁紧片、底座的材料优 选不锈钢材料，以满足军工耐久性以及耐腐蚀性的要求。当用在对材 料的腐蚀性以及耐久性要求不高的民用领域时，也可采用塑料以及铝 合金材料，利用材料容易塑形的特性，同时降低装置制造成本。
本实施例中的减振构件，也可以应用于其他电子设备中对其内的 部件进行减振，如硬盘、电源柜、电子机柜等。
本实施例中的减振构件适用于对常见的形状为长方体或正方体 的晶体振荡元件进行减振，将支撑组件设计为带有四个向外突出的端 部和减振构件进行连接，当晶体振荡元件为圆形、三角形或多边形等 不常见的形状时，还可以将支撑组件设计为带有沿直径对称设置的两 个端部、形成一个等边三角形的三个端部或依据晶体振荡元件形状设 计端部的位置。
本实施例中的晶体振荡装置仅少数情况下直接安装于电子信息 设备中，通常安装于电子信息设备的频率综合器中，晶体振荡装置通 过将底座固定于频率综合器或电子信息设备预留的盒子内，完成晶体 振荡装置的安装。
频率综合器包括相互连接的变频装置以及晶体振荡装置，晶体振 荡装置产生的基准振荡频率用于作为变频装置的基准信号，变频装置 对基准振荡频率进行加减乘除四则运算，产生电子信息设备所需的频 率信号。
实施例作用与效果
根据本实施例提供的减振构件，包括：底座；安装于底座上的至 少三组减振组件，用于缓冲外部振动；以及，支撑组件，包括凹陷部 和至少三个端部，凹陷部用于支撑晶体振荡元件，端部安装于减振组 件的预定位置处，其中，减振组件包括：两个减振体，由弹性材料制 成，分别设置在端部的上下两侧；和，施压件，穿过减振体以及端部， 和底座相连接，用于对减振体施压使得该减振体被压缩至低刚度区 内，使得本实施例提供的减振构件具有以下有益效果：
1.可实现减振构件的刚度和阻尼可调：利用金属橡胶刚度和阻 尼与变形的非线性关系以及施压件和锁紧片的螺纹连接，当金属橡胶 处于低刚度区内，施压件的旋转程度不同，金属橡胶的预压缩量不同， 导致金属橡胶中的金属丝的滑移程度不同，金属丝之间产生的干摩擦 所耗散的系统的能量不同，从而所起到的阻尼调节作用不同；
2.可实现全向减振：由于金属橡胶的结构，无论外界激励力来 自于哪个方向，金属橡胶都会被压缩，致使金属丝间滑移产生的干摩 擦大量吸收或耗散系统能量，达到隔振和缓冲的目的；
3.避免耦合振动：减振构件的重心和晶体振荡元件的重心位于同 一平面，有效的避免了晶体振荡元件的耦合振动，改善了减振性能；
4.本实施例采用金属橡胶作为减振体，由于金属橡胶材料本身的 抗高低温、不易老化、强度高、阻尼大等优点，使得本减振构件具有 耐久性能好，耐高温、低温、抗腐蚀性，不易老化等优点。
本实施例中，为了实验室进行不同实验的方便性，将角21和刚 套13分开，金属橡胶12和刚套13分别分为位于角21的上下两端的 两部分，当进行实验，组装装置时，先将金属橡胶121和刚套131套 在施压件11的杆部112上端，而后将杆部121套入角21内，再套上 金属橡胶122和刚套132，最后将杆部通过螺纹和底座3连接。实际 应用时，金属橡胶的预压缩量已调好，减振装置在整个应用过程中不 再进行调节，因此，可将角21和刚套合为一体，增加装置组装的方 便性，见实施例二。
实施例二
在本实施例二中，对于和实施例一中相同的结构，给予相同的符 号，并省略相同的说明。
图8是本实施例中的晶体振荡装置的立体结构示意图。
图9是本实施例中的晶体振荡装置的立体结构爆炸图。
图10为本实施例中的晶体振荡装置的内部结构示意图。
如图8至图10所示，晶体振荡装置500包括晶体振荡减振装置600 以及固定于其上的晶体振荡元件10。减振构件400包括减振组件4、 支撑组件5以及底座3。减振构件4包括施压件11、金属橡胶41以 及锁紧片31，金属橡胶41为圆柱型，分为两部分金属橡胶411和412 两部分。支撑组件5的四个端部51是将实施例一中的端部22和刚套 13一体成型而得到的，直接套在金属橡胶411和412的外围，固定 金属橡胶，并向内凹陷嵌入到金属橡胶41中。
实施例二的作用与效果
本实施例提供的减振构件，将适于实验室使用的减振装置中的支 撑组件中的四个角和刚套一体化，直接固定于金属橡胶外侧，简化了 减振装置的组装程序，尤其适用于实际应用过程中不需要对减振装置 进行调节的场合中。
本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人 员来讲，只要各种变化在所述的权利要求限定和确定的本发明的精神 和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造 均在保护之列。