固有頻率測量系統有二種方法:
1:掃頻式
是由掃頻激振器、功率放大器、掃頻信號源、振動頻率測量分析儀、振動傳感器、等部件組成,主要通過激振掃頻形式,讓其工件產生共振,并通過拾取共振信號,得出其工件的固有頻率。
在激振功率輸出不變的情況下,由低到高調節激振器的激振頻率,通過振動測量儀,我們可以觀察到在某一頻率下,任一振動量(加速度、速度、位移、速度)幅值迅速增加,這就是機械振動系統的某階固有頻率。
錘擊法
用沖擊力激振,通過輸入的力信號和輸出的響應信號進行傳函分析,得到各階固有頻率,此方法準確和方便。
為什么存在多階固有頻率
我們在對結構系統進行固有頻率測試時,通常能得到多階固有頻率,如下圖所示,是對某結構進行固有頻率測試。在這個FRF圖中存在多個峰值,而每個峰值對應一階固有頻率,因此,結構存在多階固有頻率。那么為什么結構存在多階固有頻率?階跟什么有關系?
在高中物理課本中,我們就學習過單自由度系統的固有頻率公式。用的是單自由度的彈簧-集中質量模型,如下面左圖所示。其運動方程為正弦波Asinωt(簡諧運動),對應一階固有頻率。對于兩自由度系統而言,如下面中圖所示,運動方程是兩個正弦波疊加的結果,因而,對應兩階固有頻率。同時,三自由度系統對應三個正弦波,因而,有三階固有頻率。因此,似乎“階”與自由度相對應:1個自由度對應1階固有頻率(或者是1階模態),情況的確是這樣的。自由度是指用于確定結構在空間上運動所需要的少、立的坐標個數。質點有三個平動自由度;剛體有六個自由度,分別為三個平動和三個轉動自由度。
一個連續體或彈性體實際上有無窮多個自由度,此時,任意連續結構都可以看成是無限多個微剛體組成的,每個微剛體有6個自由度,因而,我們可以認為任意連續結構具有無限多個自由度,但是,所有這些結構又可以近似地看作是由有限個微剛體組成的(比方有限元分析時只能劃分有限數量的單元),因此又可以認為連續結構具有有限個自由度。該自由度數決定了解析質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣的維數,也決定上理論上存在的固有頻率階數和模態振型階數。
雖然連續體在理論上是有無限多階固有頻率,但很多情況下我們只關心低階的固有頻率或者特定階的固有頻率。這是因為固有頻率越低,越容易被外界所激勵起來。另外,結構也可能受到特定的激勵,如在某恒定轉速下運行,因此,也可能關心特定階的固有頻率。
基頻和主頻
NVH測試過程中,經常講基頻、主頻,它們跟固有頻率有什么區別與聯系呢?
基頻是指結構的階固有頻率。結構發生振動時,通常不會是以某一個頻率振動,而是有多個振動頻率,通常在這些振動頻率中,能量大的振動頻率稱為主頻。因此,這個主頻可能是結構的固有頻率,也可能是強迫響應頻率。 如下圖所示的PSD曲線中,存在三個峰值(假設都是固有頻率),因而這三個峰值對應三階固有頻率,其中低階的固有頻率為基頻,峰值大的頻率為主頻。基頻一定是固有頻率,主頻可能不一定是結構的固有頻率,主頻主要看的是能量的大小。因為我們知道,當結構產生強迫振動時,振動的頻率是與外界激勵頻率相等的,但此時,這個激勵頻率很大程度上不是結構的固有頻率,而它的能量又是大的,此時,主頻就不是固有頻率。
方法(敲擊法)
原理:適用于剛性物體,比如金屬零件。通過敲擊使被測體自由振動,然后分析固有頻率。
設置:敲擊法建議選擇“加速度2kHz”或“加速度6kHz”
工具:不同的被測體可能需要不同的錘子、錘頭一般選擇金屬的
敲擊方法:要干凈利落的單擊,錘頭碰到被測體后盡快離開,避免粘連。可以多次敲擊,然后挑幾段明顯、干凈的波形段做頻譜分析。
DFT5004技術指標及特點
3.1 技術指標
1、AD分辯率: 16bit
2、精度: 優于0.5%(滿量程)
3、輸入:4丶8丶16通道電壓或IEPE型傳感器(4mA/+24VDC)
4、通道采樣頻率:100KSPS/CH
5、電壓輸入范圍: ±10VP
6、程控增益:1、10、100倍
7、頻率范圍:電壓輸入:DC-30KHz
IEPE輸入:0.3Hz-30KHz
8、供電:DC10∽30V
9、輸入接頭:BNC插座;
10、外型尺寸: 125mm(W)×50mm(H)×178mm (D);
11、重量:約500G;
12、應用軟件:DFT6000;
DFT6000 信號分析系統同時支持信號采集及后處理分析兩種工作狀態,該系統具有以下特點:
1. 整個系統全部采用C++語言開發,面向對象編程,全插件架構,系統穩定可靠且擴展性。
2. 系統同時支持在線模式及后處理模式,兩種模式任意切換,同時支持工作區及項目文檔管理功能,管理數據非常方便。
3. 支持虛擬TEDS傳感器,采用數據庫對傳感器進行統一管理,使用更加方便。
4. 同時支持多種語言,系統默認支持中文及英語,語言文件采用文本格式,用戶可以根據自己的實際需要自己翻譯使其很好的支持其他語言,不同的語言可以實時進行切換。
5. 可以配接我公司生產的各種信號分析儀器,分析儀的類型可以根據用戶實際使用的產品自己。
6. 具有豐富的多種參數設置功能:
? 可以任意設置采樣的起止通道;
? 任意各采樣通道是否存盤;
? 可以調節顯示波形時圖形的刷新速度;
7. 支持多種文件存儲格式。存盤文件格式可以為聯能公司的二進制格式,也可以存為UFF58、UFF58b,MatLab5.0格式,方便用戶使用其他軟件分析數據。
8. 多種采樣方式:
? 示波方式;
? 手動觸發;
? 信號觸發;
? 連續記錄。
9. 具有豐富的時域、頻域分析處理功能,系統支持顯示:
? 應變花計算
? 單蹤示波視圖;
? 多蹤時域示波;
? 李沙育圖(即X-Y圖,X軸,Y軸可以任意通道);
? 傅里葉分析;
? 自譜、功率譜、功率譜密度分析;
? 傳遞函數分析;
? 旋轉機械轉速分析;
? 統計信息(可以顯示任意幾個通道的大值,小值,峰峰值、有效值、方差、標準差、波峰因素、波形因素、脈沖因素、裕度因素)。
10. 充分利用計算機海量存儲硬盤,長時間、實時、無間斷記錄多通道信號。