表面測試和振動參數(shù)識別翻譯

1、表面測試和振動參數(shù)識別Fan Hongchao, Yi Xinhua, He jinbaoSchool of Mechanics Engineering Ningbo University of Technology, Ningbo, Zhejiang, 315016, China摘要：靈活的表面，如飛機機翼表面很容易導致震動。振動減小提高精密儀器的準確性，減少飛機的使用壽命和不利于飛行員的身體和精神健康。本研究設計了基于光纖布拉格光柵（FBG）傳感器檢測應變響應曲線的表面結(jié)構(gòu)表面振動測試系統(tǒng)。獲得應變響應的頻譜分析頻譜的頻率譜曲線。然后振動的自然頻率，阻尼比模式的結(jié)構(gòu)和其他主要參數(shù)，確定參數(shù)

2、確定方法，然后表面振動法獲得。實驗結(jié)果表明，光纖光柵傳感器測試系統(tǒng)可檢測表面振動的周期，自然頻率，振幅，并確定表面等主要參數(shù)振動。光纖光柵傳感器的速度快，精度高，但該測試系統(tǒng)由光纖布拉格光柵解調(diào)器的頻率是有限的。關(guān)鍵字：振動；檢測；參數(shù)識別；布拉格光纖光柵1、 簡介 靈活的表面如飛機機身的翅膀容易導致振動的飛行速度，氣流轉(zhuǎn)彎控制在飛行。該模式的振動復雜的低，中，高頻率組件（1）。不僅減振疲勞強度的機體，它也可能導致保護皮膚脫皮、減少飛機服務生活。而過度的振動會影響精度儀表和儀器的精度帶來的不安全的。振動能讓飛行員感到不安而不利于身心健康的飛行員。 低頻振動測試的表面可視化技術(shù)顯示表面變形（3）

3、（4）。在傳統(tǒng)的高頻振動試驗渦流位移傳感器，速度傳感器，加速度傳感器和相位傳感器。傳感器結(jié)構(gòu)復雜，容易導致改變力量和剛度和改變飛機的內(nèi)在參數(shù)的結(jié)構(gòu)，不利于推廣應用。 光纖布拉格光柵傳感器是一個新的振動測試組件，由于它反應快，抗電磁干擾，容易耦合和小尺寸等優(yōu)點最近幾年被廣泛使用（5）。光纖光柵傳感器被測結(jié)構(gòu)撰寫的振動檢測系統(tǒng)，是它的一個重要的應用（6）。本研究設計光柵傳感系統(tǒng)檢測表面結(jié)構(gòu)的應變響應，得頻譜曲線的頻譜分析結(jié)構(gòu)應變測量，參數(shù)結(jié)構(gòu)的固有頻率，阻尼比和反應模式識別和表面振動法獲得。這可以提供技術(shù)支持，為進一步阻尼。2、 FBG振動測試系統(tǒng)的設計與可行性測試a. 光柵測試系統(tǒng)的設計 圖1為

4、顯示組成的測試系統(tǒng)。本檢測系統(tǒng)包括傳感器，表面振動光纖布拉格光柵解調(diào)器裝置。本材料的表面是固定在搖籃聚氯乙烯樹脂。大小表面板400毫米1000毫米，厚1.5毫米。振動表面板加上一個激勵器，光纖光柵傳感器嵌入在表面用膠水粘貼，MOI中是作為光纖光柵解調(diào)器。檢測過程包括：解調(diào)器檢測地表形變應變響應曲線，獲得頻譜曲線通過光譜分析的結(jié)構(gòu)使用應變測量?？梢源_定的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括自然頻率，阻尼比和反應模式。1MOI解調(diào)器2勵磁3光纖光柵傳感器的解調(diào)器圖1 振動測試系統(tǒng) 板的表面是由放置在懸臂結(jié)構(gòu)的測試系統(tǒng)，一個邊緣表面是固定的，其他是不固定的。根據(jù)振動理論，該方程可以建立了： （1） 在這里r是指為振動模式r

5、=1，2，3······ ，和C1表示邊界定數(shù) 方程組（1）由拉普拉斯變換可以得到方程（2）： （2） 該系統(tǒng)單位沖激響應的傳遞函數(shù)如方程（3） （3） 運動時是一個疊加系統(tǒng)包括二階和一階系統(tǒng)與上述方程。b.光纖光柵傳感器檢測的可能性： 表面振動過程中的波傳播不同的材料。光纖光柵傳感器的封裝，地表移動過程從表面擴散傳感器位置需要通過表面和膠水一層環(huán)氧樹脂板。這些材料的速度是： (4) 在'E'是指彈性模量，''是材料的密度 波速度的幾個材料顯示在表1表1波的傳播速度的材料材料環(huán)氧樹脂（米每秒）膠水（米每

6、秒）傳播速度70014507001450 式（5）是傳播耗時: (5) 振動系統(tǒng)響應時間的波通過從一端到另一顯示 解調(diào)器的采樣頻率為250赫茲，一個采樣間隔時間 當振動的傳播時間遠小于系統(tǒng)采樣時間，系統(tǒng)可以忽略傳輸延遲時間可以驗證測試表面系統(tǒng)是可行的。3、 實驗數(shù)據(jù)a. 靜態(tài)的試驗數(shù)據(jù)如下 圖2顯示了光柵測試系統(tǒng)的平衡特性圖2 幅頻特性的平衡 試驗數(shù)據(jù)表明，振動的能量從零至120 Hz，幾乎等于在靜止狀態(tài)。隨機的信號誤差造成了隨機信號的頻率振動b.在給定頻率下的測試 如果振動信號為正弦波，方程（6）表示信號： （6） 當控制信號的頻率是2.5赫茲，圖3顯示l了光纖光柵傳感器的時域波形圖3 在正

7、弦信號的時域波形圖3表明，4秒的時間里有十個振動周期所以一個振動周期時間是0.4秒，頻率是2.5赫茲，觀察振動頻率時域分析是2.5赫茲。測量波形鋸齒形狀是由于高頻率信號干擾。圖4顯示了在正弦信號它的幅頻快速傅立葉變換特性圖4 正弦信號的幅頻特性 頻率2.5赫茲時系統(tǒng)振動的能量是最大的，在頻率5赫茲，7.5赫茲和10赫茲時有微量的干擾C.在共振頻率下的測試： 圖5顯示在諧振頻率為2.3赫茲時振動的域波形。 與圖3相比頻率干擾波小的共振頻率的時域分析，它是周期時間是0.43秒測量振動頻率是2.3赫茲的時域分析圖。圖5 在時域的共振頻率 圖6顯示了共振頻率的快速傅立葉變換幅頻特征 圖6 共振頻率的幅

8、頻特性 頻率2.3赫茲時系統(tǒng)振動的能量是最大的，頻率在4.2hz，6.8hz和9.2hz有小數(shù)量干擾的。d.在增加相同振幅的系統(tǒng) 圖7顯示振動形狀時振幅已增加的頻率在2.3赫茲 圖7 在時域幅值的增加 振動的能量越來越大及時間信號周期是不變的e.隨機振動波形采樣 圖8顯示在一分鐘內(nèi)隨機振動的振動信號。振動形狀顯示隨機振動仍然是一個周期性運動。這是一個疊加形狀的多階簡諧振動。有六個周期內(nèi)的一二。因此，周期時間是0.1667秒，隨機信號中包含的能量運動的組成部分及6赫茲的振動頻率。而其他low-movement組件也包括。圖9表明其傅立葉變換驗證圖8 隨機振動信號的采樣圖9 對隨機振動的幅頻特性

9、這個信號所包含的能量分量較大運動是0.5赫茲，2.5赫茲，3赫茲和6赫茲如圖9顯示。它還含有少量其他成分能源和能源在6赫茲的頻率是最高的信號幅度。5、 總結(jié) 該系統(tǒng)使用的光纖光柵傳感器實現(xiàn)布拉格表面振動試驗。光纖光柵傳感器的速度很快，精度高，但檢測到的頻率是有限的光纖布拉格光柵解調(diào)頻率。實驗數(shù)據(jù)表明，表面裝置測試系統(tǒng)可以識別主要參數(shù)的表面振動的周期，自然頻率，振幅。.參考文獻1. K B SHIN, C G KIMC S HONG, et al. Thermal distortion analysis of orbiting solar array including degradation

10、effects of composite materials. Composites Part B: Engineering2001, 34(4): 271-285.2. J J WANG, W Y LIU, H Y CAI. A flexible large-size shape measurement system. Antennas and propagation magazine, IEEE, 2003, 45(1): 112 -1153. Fan hongchao, Qian jinwu, Zhang yanan. Large scale flexible surface vibra

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