专家系统型振动时效设备采用的新技术分为激振器转速无差检测、激振器型号自动判断、采用IGBT的电机驱动主电路、高次谐波检测技术、计算机硬件和计算机软件技术等。这些新技术的应用，使振动时效设备制造领域产生了一次质的飞跃，使复杂的工艺操作变得简单，可以在恶劣的环境下完成振动时效加工并保证可靠的效果。

激振器制造和控制技术

    振动时效激振器关键技术是电机，早期的电机为他励或复励直流电机，笨重而体积大，如15KN级重达48kg、35KN级甚至达到不可思议的60kg，在运行中噪音大、附加振动大且操作极为不便。从一九九三年开始，一种新型永磁直流电机开始应用，使振动时效激振器制造技术迈上新的台阶，15KN级由20KN级取代重量仅为20kg，35KN级最高转速升至8000rpm重量仅为38kg，噪音减少、附加振动小和大大方便了操作。电机在振动时效设备中是关键部件，早期产品由于电机质量问题造成一种奇怪现象，即用户在使用中电机成为了易损件，在一台控制器的使用期中，需更换数台甚至十几台电机，其电机寿命太短，使用户维护使用成本大增。新型电机自1993年开始投入使用以来，基本上达到了控制器和电机使用寿命同步。

    振动时效设备的激振器由偏心箱体和高速直流电机组成，其使用环境恶劣，技术要求较高，因此其制造质量直接影响整机性能和寿命。在激振器的制造技术上，偏心箱体和电机连接的同心度要求较高，一般的连接方法采用尼龙轴套连接的方法，主要缺点是尼龙轴套强度不够及易损坏，造成产品维护量增加，专家系统型产品采用新型连轴器（图一），其结构简单且自动调心，其抗损强度是尼龙轴套的三倍以上。偏心轮的制造已完全由可靠性高的无级调节方式取代了分档调节方式。

    由于振动时效设备要求具有高精度的转速控制技术，因此电机转速的测量是最重要的，转速的测量方法有磁感应和红外光电两种，目前最常用的是红外光电测量，一般的方法是将光电脉冲输入计算机用T法或倍频后用M法测量，其测量精度受光电脉冲发生器脉冲输出精度的影响，很难达到要求精度或使控制软件疲于调整参数来保证精度，因此对控制精度和机械特性影响较大。专家系统型产品采用每转15脉冲的光电信号发生器，在精度要求低的低转速范围内只测量数个（如2、4、8个）脉冲来保证响应速度，在精度要求高的高转速范围保持测量16个脉冲信号，而16脉冲信号首尾均为同一脉冲，即每转起始和结束时无测量误差（图二），这样就完全排除了光电脉冲发生器的输出精度影响。

     专家系统型振动时效设备控制器在信号检测上增加了激振器型号判断和振动加速度高次谐波分量的测量等功能。从智能型产品开始，振动时效设备的控制器设计方案就可兼容几种型号的激振器，但需根据不同的激振器更换软件或人工改变开关状态，专家系统型的设计采用了自动检测方案，即可自动兼容不同的激振器。振动加速度高次谐波分量的检测弥补了优化选择共振峰的条件不足，可在完全脱离人工监控的情况下自动对共振峰优化选择（如图三），优化原理是在选择动应力较大的低频共振峰时优选高次谐波分量大的共振峰进行处理，这样可兼顾低频峰动应力大和高次谐波渗透性好的优点，在大部分情况下可在用最少的时间只进行最少数量共振峰处理的同时保证最好的加工质量，其优化选择方案也是人工所不可能完成的，这样可保证加工效果优于人工操作。

计算机硬件和软件技术

    振动时效设备的命名是一种设备功能的体现，按设计功能为普通型（早期产品）、智能型（编程自动）、专家系统型（全自动）。目前国内市场上仿照品的名称千奇百怪，如仿TZ21（A）系列的先哲、科学、模态等等，其命名的目的只是为掩盖其仿制品的实际可能落后的功能，达到鱼目混珠的目的。

    计算机硬件设计的好坏直接影响抗干扰性能和故障率的高低，TZ21系列智能型产品主板集成电路数量为19块，已远少于老式机型，而专家系统型在功能增加的情况下主板使用集成电路减少到9块（最早为8块），可见专家系统型设备硬件电路的设计方案是非常优秀的。专家系统型的显示电路增加LED功能显示，可直接显示各项参数、故障提示及处理方法，高级型系列还可直接显示操作说明、曲线和工艺参数，因此大大提高了操作的直观性。为计算机提供工作电力的电源也采用了电压适应范围大的开关电源。

    振动时效自动工艺的过程控制在智能型和专家系统型设备中完全由软件系统完成，如自动的动态扫描、共振峰的优化选择、稳幅工艺的效果判断、自动打印曲线和数据、自动停止等，与智能型产品比较专家系统型的软件功能更加完善。在共振峰的优化选择上，专家系统型抛弃了采用最低频率共振峰即可判断为可处理峰的方案，补充了加速度高次谐波分量、共振频率区域和共振峰值大小等判据，真正作到了共振峰的优化选择。最早的稳幅工艺处理方案是采用数据差值判断法，即设置平缓度，其缺点是总是存在一定差值，在某些工件的加工中不能达到效果判断的目的，如小型工件容易产生支撑移位、工件出现夹沙震落、工件重量小于平台重量的平台加工等，另外由于余量的存在可造成未完全达到加工效果的情况，专家系统型的稳幅工艺方案是采用趋势法，即在达到一定差值后增加判断是否还存在变化趋势，在变化趋势停止时才停止加工过程，这样可通过检测变化微量而排除外部因素的干扰达到最好的加工效果。

超磁致伸缩激振器的应用和优缺点

    2000年出现了一种采用先进的超磁致伸缩材料制造的激振器，这种激振器目前还处于试验性使用阶段，我们作为设计人员开始作了大量的现场实验工作，发现在实际运行中其优点却被其所带来的大量缺点所掩盖，其如果投入商业应用还需完成大量的技术支持工作，在此对此种激振器作一简要介绍：

    1、实现激振力电控调节

   超磁致伸缩 激振器可以采用控制电流输出的方式控制激振力的大小从而实现电控调节，这是我们设计者梦寐以求的技术，此技术的应用可以实现完善的全自动方案。

    2、激振力方向单一，有利于减少附加振动，但......

    由于材料的特点，超磁致伸缩激振器只可作上下方向的振动，这样附加振动就大量减少，另外由于其采用前沿冲击振动限定了其是小能量输出，有利于小功率激振和获得完美的振型激励，但需要大能量输出的振动就无能为力，这对于结构简单的工件不失为一种最好的激振方式，如果应用于振动焊接技术（有时也称为焊接调制）是一种最好的激振器，而且其是小能量低频大激振力的最佳选择。但由于现场的工件的复杂性，如大量的异形工件（圆桶形、箱形等），需要多方向的振动激励，以便选择最佳的振型（如谐波分量大的振型），超磁致伸缩激振器就鞭长莫及，因此限制了应用范围。

    3、超磁致伸缩材料？？？

    超磁致伸缩材料太过于硬脆，在其长度方向上附加很小的冲击力就容易脆断，由于振动时效加工的特点，其工作环境会产生各个方向的冲击力，因此在恶劣的工作现场，超磁致伸缩激振器的使用寿命反不如电机式激振器。

    4、技术难度和实现的可行性

    超磁致伸缩激振器同样面临控制精度问题，在电机激振器控制中，其精度主要取决于电机的转速控制，而超磁致伸缩激振器却主要取决于频率输出精度（0.2%--0.02%或更高）和电流稳定精度（同样需要0.02%或更高，目前的国内外控制技术对电机转速和频率输出精度都没有什么问题，而电流稳定精度就是完全还不可能，因此同样使超磁致伸缩激振器面临最大的技术困难。我们目前采用数字技术解决的频率稳定精度已达到0.001%，而电流稳定精度只能达到0.1%，但我们已采用新的补充判据较好地解决了这一技术难题。国内其他技术在频率稳定精度上只达到1%，这是无法在实际中应用的。

    在工作实践中我们发现，由于超磁致伸缩激振器的能量输出是瞬间冲击方式，因此其功率输出相当小，无法输出能量的结果造成振动量小，不能有效的进行振动时效工艺所必需的亚共振处理，因此无法投入实际应用。

    由于技术的不断进步，振动时效设备逐步采用新技术更新，新技术的应用使振动时效设备功能不断完善和增强，但新技术的应用还需要适应和改进过程，不成熟的技术对市场会造成负面影响。如二十世纪八十年代中期出现采用PP40彩图描绘器代替X-Y记录仪作为振动时效设备参数记录装置，淘汰了笨重大体积的X-Y记录仪换用小巧轻盈的记录装置本来是一技术改进，但由于PP40的固有缺点（如换笔等）使95%以上的设备却处于带病运行状态，甚至根本无法记录参数，因此造成了振动时效设备设计上的一大败笔。对于超磁致伸缩激振器也是如此，在其还不成熟时推向市场，带来的将是更大的负面效应。

    综上所述，由于超磁致伸缩激振器的技术缺乏支持，我们1999年终止开发工作。