金属制品的固有频率及衰减系数的测量

 

根据共振频率与衰减系数,可以研究设计值(目标值)与实验值的差异。

使用冲击槌和加速度传感器,对被测物(这里使用的金属制品为圆筒型柱体)给予激振信号并采取响应信号,将这两个信号输入FFT分析仪(2通道),运算频率响应函数。由这个频率响应函数可求出共振频率及衰减系数。






仪器组成

  型 号 品 名 备 注

1

DS-3000 多通道数据工作站 两通道FFT

2

GK-3100 冲击槌 带专用放大器

3

NP-3000系列 加速度传感器  

 


测量方法

1 将被测物放在软的垫子上,以便能自由振动。
2 对被测物用冲击锤敲击,测量其激振波形与响应波形
3 由激振波形和响应波形,可求出频率响应函数。
4 由频率响应函数,求出固有频率,再求出其衰减系数。

被测物为圆筒型柱体。在测量频率响应函数时,要适当地设定FFT分析仪的数据长度(FFT运算采样点为2048点4096点),即测量频率量程,以便在用冲击槌激振被测圆筒体时,使其发生的响应加速度波形在画面中得到充分衰减。另外,应使用触发功能,只读取打击时的波形,并进行适当次数的平均化测量。因为打击前及打击衰减后,信号应为零,所以要用矩形窗。


分析数据例

频率响应函数

画面データ(測定された周波数応答関数とコヒレンス関数)

上图:频率响应函数  下图:相干函数

从图可确认,测出的频率响应函数是有效的,在该频率量程内,相干函数是高的(大致目标为80%以上)。相干函数值高,表明打击信号(激振信号)和加速度传感器的信号也高。如果,相干函数低,则表明激振力不足,响应加速度信号极小,夹入很多干扰信号。所以,为防止激振力不足,可以采用大型冲击槌,或采用高灵敏度的加速度传感器,甚至可以在振动试验机上进行测量。

槌击波计及其响应加速度波计

画面データ(打撃波計とその応答加速度波計)

左上:槌击波形  右上:响应加速度波形
左下:槌击波形的频谱  右下:加速度频谱

上图为槌击波形及其影响加速度波形的频谱数据图,该频谱说明槌击是非常急促的,当槌的先端非常坚硬时,从低频到数kHz处,几乎为一平直线,然后向高频方向逐渐衰减。这种平坦的频带区,相当于随机激振,在冲击槌先端套上橡胶,则槌击波形变成圆形曲线,即对被测物打击比较温柔,不会伤害被测物。但平坦频率段就变成低频区。所以,根据不同被测物,冲击槌先端也应作成不同,以达到合适的足够的频率。

由频率响应函数计算衰减系数




固有频率(Freq) 衰减系数(Damp) 损失系数(Loss.F)
3.281 kHz 0.139 % 0.277 %
3.519 kHz 0.187 % 0.375 %


通过对实验数据和设计时的目标值的比较,可以再研究结构形状,安装位置及安装方法。

要点及注意事项

 

要使用能对测定对象充分激振动的冲击
测量频率响应函数要使用触发功能及平均化方法
用相干函数可确认是否有外来干扰的影响


Revised:2006/09/19

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