Os equipamentos de teste de ambiente mecânico são projetados com base no princípio da indução eletromagnética. Quando um condutor eletrificado está em um campo magnético constante, ele estará sujeito a uma força e, quando uma corrente alternada passar pelo condutor, ocorrerá vibração. A bobina de acionamento de uma série de testes em ambiente combinado está oficialmente localizada em uma lacuna com alta intensidade de indução magnética. Quando o sinal de vibração necessário é gerado a partir de um gerador de sinal ou controlador de vibração e amplificado por um amplificador de potência e passado para a bobina de acionamento, a Série de Testes de Ambiente Combinado gerará a forma de onda de vibração necessária.
A bobina de acionamento e as peças móveis são os componentes principais do equipamento de teste de ambiente mecânico, e sua frequência de ressonância de primeira ordem determina a faixa de frequência de uso da série de testes de ambiente combinado. Os métodos de geração de corrente da bobina de acionamento da Série de Testes de Ambiente Combinado incluem direto e indução. O método direto consiste em aplicar diretamente a corrente de saída do amplificador à bobina de acionamento, que é a corrente principal do equipamento de teste de ambiente mecânico. O tipo de indução consiste em passar corrente alternada em uma bobina fixa e, em seguida, gerar corrente na bobina motriz por meio de indução.
A bobina de acionamento do Equipamento de Teste de Ambiente Mecânico de indução não requer cabos e possui uma estrutura simples, mas a eficiência deste tipo de Série de Teste de Ambiente Combinado é relativamente baixa. Devido à sua excelente solução para o problema de acionamento de cabos de saída de bobinas, seu produto é mais prático. Os métodos de geração de campo magnético do equipamento de teste de ambiente mecânico podem ser divididos em tipo de ímã permanente e tipo de excitação. O campo magnético constante dos ímãs permanentes é gerado pelo aço magnético. Devido à dificuldade de produção de aço magnético de grande volume, esta estrutura atualmente é adequada apenas para pequenos equipamentos de teste em ambientes mecânicos. Para grandes equipamentos de teste de ambiente mecânico, a corrente contínua precisa passar pela bobina de excitação para gerar um campo magnético constante, que é conhecido como equipamento de teste de ambiente mecânico do tipo excitação. O equipamento de teste de ambiente mecânico do tipo excitação pode ser dividido em excitação única e excitação dupla. A excitação única possui apenas um conjunto de bobinas de excitação, formando um circuito de campo magnético. Essa estrutura possui baixa eficiência de excitação, alto consumo de energia e grande vazamento magnético, exigindo o uso de bobinas de desmagnetização para garantir baixo campo magnético na bancada. A excitação dupla gera campos magnéticos a partir de dois conjuntos de enrolamentos de excitação, que são colocados nos lados superior e inferior da lacuna magnética de trabalho. Os campos magnéticos na lacuna magnética de trabalho são sobrepostos uns aos outros, enquanto os campos magnéticos na bancada se cancelam, de modo que o campo magnético na bancada é muito pequeno.
Existem vários métodos de resfriamento para equipamentos de teste de ambiente mecânico, incluindo resfriamento natural, resfriamento por ar forçado, resfriamento a água e resfriamento a óleo. O resfriamento por ar forçado é um método de resfriamento comumente usado para equipamentos de teste de ambiente mecânico de pequeno e médio porte. O resfriamento a água é um método de resfriamento comumente usado para equipamentos de teste de ambiente mecânico de grande e médio porte. O amplificador de potência é um componente importante do sistema Combined Environment Test Series, e seu desempenho e compatibilidade com a Combined Environment Test Series afetam diretamente o desempenho do sistema. O desenvolvimento de amplificadores de potência passou por três gerações, desde amplificadores valvulados até amplificadores lineares de transistor e depois até amplificadores de comutação digital. Os amplificadores de comutação têm distorção relativamente alta em baixa potência e o invólucro requer uma boa blindagem eletromagnética, caso contrário, causará interferência eletromagnética nos dispositivos vizinhos.
Os indicadores técnicos do equipamento de teste de ambiente mecânico incluem: empuxo senoidal nominal, valor útil de empuxo aleatório, faixa de frequência operacional, velocidade, deslocamento, massa útil de peças móveis, massa de rolamento direto permitida da mesa de trabalho, torque sem carga permitido da mesa de trabalho, campo magnético parasita, distorção da forma de onda de aceleração, uniformidade de aceleração da mesa de trabalho e taxa de vibração lateral. O impulso de uma série de testes em ambiente combinado refere-se ao produto da massa de suas partes móveis e à aceleração que pode ser alcançada com essa massa, e não ao peso da amostra. O empuxo senoidal nominal é o produto da massa útil das partes móveis e a velocidade de pico, enquanto o valor útil do empuxo aleatório é o produto da massa útil das partes móveis e o valor útil alcançável da grande aceleração ao conduzir experimentos de curva de densidade espectral de potência em equipamentos de teste de ambiente mecânico de acordo com especificações padrão.
Os equipamentos de teste de ambiente mecânico ainda serão o principal equipamento para testes de vibração no futuro, e sua tecnologia de fabricação se desenvolverá em dois aspectos. Uma delas é a aplicação de novos materiais. Com a redução do custo de grandes materiais magnéticos, grandes equipamentos de teste de ambiente mecânico de ímã permanente se tornarão possíveis. Este tipo de série de testes em ambiente combinado possui estrutura simples, economiza energia e possui alta confiabilidade. Os amplificadores de potência adotarão circuitos mais digitais e modulares, com volumes cada vez menores e maior eficiência. A segunda é a aplicação de novos métodos. Com a promoção dos métodos de elementos finitos, as características dinâmicas de estruturas complexas podem ser calculadas com precisão e rapidez.
