試驗所需儀器設備

為了瞭解此阻尼器在運動狀態下的行為表現，以提供將來的實際應用分析，

因此，本章將介紹本試驗之裝置與實驗設計。本實驗在交通大學土木結構大樓之 試驗室內進行。主要試驗設備可分為以下幾類：

A. 試驗平臺

試驗平臺為一 I 型鋼樑，為放置本試驗中所用的阻尼器，供阻尼器鎖於其上 且使阻尼器一端與致動器相連接，而試驗平台再鎖於與制動器同一鋼樑上藉此產 生反力(圖 4-1-1)。

B. 制動器(Actuator)

整套設備主要由類比式控制器事先做好設定，再由試驗之種類，採用位移控 制，並選定其訊號之產生來源，可來自內部設定或由外接電腦之程式輸入。而訊 號本身不具有任何的物理意義，必須經過控制器給予單位及數量化後，才能命 令，使得致動器動作。而致動器能量之來源，則由銜接之油壓幫浦所提供。本論 文之試驗採用交通大學土木工程系王彥博教授所設計製造的 1.5 噸致動器，油壓 則採用交通大學土木結構實驗室之油壓系統。(圖 4-1-2)

本試驗中使用位移控制，接受由內部之訊號產生器中事先設定之 sin 波，使 得致動器產生預期振幅及週期之動作，以達到試驗條件的需求。本試驗顧及儀器 之安全性選擇了最大行程±20 公分與±40 公分，振動頻率由 0.2Hz~1.4Hz，試驗中 最大出力必須小於 700Kgw 以確保制動器正常運作。

C. 量測與資料收集系統

(1) 資料擷取器(Data Acquisition System)：本次試驗所使用之資料 擷取器為 Signal Processing And Recording of Temperatures in A Network(SPARTAN)，如圖 4-1-3 所示。SPARTAN 為一台能夠同時針對 16 個頻道進行資料擷取的資料擷取系統，平時可與個人電腦(PC)相 互連結，外出時亦可獨立當作資料收集系統。同時，視實驗需求，可 即時透過網路進行資料收集與傳遞。其功能將所對應的物理量轉換成 類比訊號(analogue)，經由數位控制器將類比訊號轉換成數位訊號 (digital)，將之數據儲存於電腦中。

(2) 荷重計(Load Cell)：如圖 4-1-4 所示，試驗前必須事先進行校正，

此裝置可以用來量測阻尼器上所承受之拉力與壓力(±20000kgw)。

(3) LVDT：Linear Variable Differential Transformer(線性差動變 壓器)，為機電轉換器的一種。LVDT 可以將一個物件之直線運動的機 械變化量轉換成相對應的電子信號。LVDT 可量測之位移量小至百萬 分ㄓㄧ英吋到幾英吋，亦可量測±20 英吋的位移量。本試驗裝置在阻 尼器上，用以量測阻尼器與制動企運動的相對變位。其有效最大距離 為±100 ㎜(如圖 4-1-5)。

(4) 手提電腦(Note Book)：資料收集處理軟體：此資料收集軟體完全 採用視窗顯示，並藉由電腦設定擷取時間，將數據儲存於電腦中。本 試驗設定之擷取時間為 0.005sec(如 圖 4-1-6)。

D. 半主動液流阻尼器

液流阻尼器為本實驗之主要研究之對象，本實驗所發展之液流阻尼器其設計 之基本要求為必須能夠承受力量為 2 噸，最大行程設計要求為 150mm，而套筒活 塞與軸承之直徑分別為 40mm 與 34mm。其基本元件包含圓形套筒、軸承、2 個溢

流閥、微調控制閥、電磁伺服閥。即形成一封閉式半主動控制式液流阻尼器(圖 4-1-7)。

(1)、 圓形套筒與軸承部分：為構成阻尼器之主體部分。圓形套筒內 可填充粘滯性液體，並藉由承軸帶動活塞與液體所產生之粘滯力達 到結構消能的目的。本試驗中使用中國石油出產，編號 R32 之循環 機油，黏滯性較低易於流動，避免由於過高的黏滯性造成流動不完 全，而使阻尼器受力過大(圖 4-1-8、4-1-9)。

(2)、 活塞：為構成阻尼器之主體部分。與套筒幾乎伏貼，只留有十 分微小的距離以便活塞行動，亦加裝了耐磨片幫助，為了使阻尼器 內含液體完全通過油路，在活塞中間裝有石棉膠加以阻隔活塞兩邊 的液體，唯石棉膠會被矽油腐蝕，使得本試驗無法使用黏滯性更低 的矽油。(圖 4-1-10)

(3)、 溢流閥與微調控制閥：溢流閥目的在確保液流阻尼器於運動過 程中不致因為過大的液體壓力產生危險。並可依要求調整溢流的壓 力。當套筒內壓力過大時可藉由溢流閥安全機制將壓力由此排出藉 以達到安全之目的，並可由其設定機構出力的最大上限值‧本實驗 為考慮所安座的架台、與固定的螺栓強度考量下，選擇 50

kgf cm ²

(4)、 電磁伺服閥：此裝置可藉由電源供應器(圖 4-1-11)改變輸入電 壓的大小(0~24V)，並由電壓的變換達到流通面積改變目的，可進 而進行歷時性的可變控制系統(圖 4-1-13)。

(5)、 分流管油路流通大小：配置於阻尼器上方；用以裝設相關控制 閥，利用由深鑽孔的方式配合電磁伺服閥所能流過的孔徑大小，為 直徑 7

mm

cm ²

(6)、 壓力表：接於阻尼器之兩側，用於量測行進時，兩側室壓之大 小，以觀察機構的壓力變化，唯壓力表無法進行資料記錄，若可以 收集壓力變化之資料，則可以以更精確的計算方式分析試驗資料。

(圖 4-1-14)。