表面測試和振動(dòng)參數(shù)識(shí)別翻譯

1、表面測試和振動(dòng)參數(shù)識(shí)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(jī)機(jī)翼表面很容易導(dǎo)致震動(dòng)。振動(dòng)減小提高精密儀器的準(zhǔn)確性，減少飛機(jī)的使用壽命和不利于飛行員的身體和精神健康。本研究設(shè)計(jì)了基于光纖布拉格光柵（FBG）傳感器檢測應(yīng)變響應(yīng)曲線的表面結(jié)構(gòu)表面振動(dòng)測試系統(tǒng)。獲得應(yīng)變響應(yīng)的頻譜分析頻譜的頻率譜曲線。然后振動(dòng)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(dòng)法獲得。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光纖光柵傳感器測試系統(tǒng)可檢測表面振動(dòng)的周期，自然頻率，振幅，并確定表面等主要參數(shù)振動(dòng)。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(dòng)；檢測；參數(shù)識(shí)別；布拉格光纖光柵1、 簡介 靈活的表面如飛機(jī)機(jī)身的翅膀容易導(dǎo)致振動(dòng)的飛行速度，氣流轉(zhuǎn)彎控制在飛行。該模式的振動(dòng)復(fù)雜的低，中，高頻率組件（1）。不僅減振疲勞強(qiáng)度的機(jī)體，它也可能導(dǎo)致保護(hù)皮膚脫皮、減少飛機(jī)服務(wù)生活。而過度的振動(dòng)會(huì)影響精度儀表和儀器的精度帶來的不安全的。振動(dòng)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(dòng)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(dòng)試驗(yàn)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(fù)雜，容易導(dǎo)致改變力量和剛度和改變飛機(jī)的內(nèi)在參數(shù)的結(jié)構(gòu)，不利于推廣應(yīng)用。 光纖布拉格光柵傳感器是一個(gè)新的振動(dòng)測試組件，由于它反應(yīng)快，抗電磁干擾，容易耦合和小尺寸等優(yōu)點(diǎn)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(dòng)檢測系統(tǒng)，是它的一個(gè)重要的應(yīng)用（6）。本研究設(shè)計(jì)光柵傳感系統(tǒng)檢測表面結(jié)構(gòu)的應(yīng)變響應(yīng)，得頻譜曲線的頻譜分析結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量，參數(shù)結(jié)構(gòu)的固有頻率，阻尼比和反應(yīng)模式識(shí)別和表面振動(dòng)法獲得。這可以提供技術(shù)支持，為進(jìn)一步阻尼。2、 FBG振動(dòng)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與可行性測試a. 光柵測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(dòng)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(dòng)表面板加上一個(gè)激勵(lì)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(yīng)變響應(yīng)曲線，獲得頻譜曲線通過光譜分析的結(jié)構(gòu)使用應(yīng)變測量。可以確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括自然頻率，阻尼比和反應(yīng)模式。1MOI解調(diào)器2勵(lì)磁3光纖光柵傳感器的解調(diào)器圖1 振動(dòng)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(gè)邊緣表面是固定的，其他是不固定的。根據(jù)振動(dòng)理論，該方程可以建立了： （1） 在這里r是指為振動(dòng)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(yīng)的傳遞函數(shù)如方程（3） （3） 運(yùn)動(dòng)時(shí)是一個(gè)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(dòng)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(dòng)過程從表面擴(kuò)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(gè)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(shí): (5) 振動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)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(gè)采樣間隔時(shí)間 當(dāng)振動(dòng)的傳播時(shí)間遠(yuǎn)小于系統(tǒng)采樣時(shí)間，系統(tǒng)可以忽略傳輸延遲時(shí)間可以驗(yàn)證測試表面系統(tǒng)是可行的。3、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)a. 靜態(tài)的試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)表明，振動(dòng)的能量從零至120 Hz，幾乎等于在靜止?fàn)顟B(tài)。隨機(jī)的信號(hào)誤差造成了隨機(jī)信號(hào)的頻率振動(dòng)b.在給定頻率下的測試 如果振動(dòng)信號(hào)為正弦波，方程（6）表示信號(hào)： （6） 當(dāng)控制信號(hào)的頻率是2.5赫茲，圖3顯示l了光纖光柵傳感器的時(shí)域波形圖3 在正

7、弦信號(hào)的時(shí)域波形圖3表明，4秒的時(shí)間里有十個(gè)振動(dòng)周期所以一個(gè)振動(dòng)周期時(shí)間是0.4秒，頻率是2.5赫茲，觀察振動(dòng)頻率時(shí)域分析是2.5赫茲。測量波形鋸齒形狀是由于高頻率信號(hào)干擾。圖4顯示了在正弦信號(hào)它的幅頻快速傅立葉變換特性圖4 正弦信號(hào)的幅頻特性 頻率2.5赫茲時(shí)系統(tǒng)振動(dòng)的能量是最大的，在頻率5赫茲，7.5赫茲和10赫茲時(shí)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(shí)振動(dòng)的域波形。 與圖3相比頻率干擾波小的共振頻率的時(shí)域分析，它是周期時(shí)間是0.43秒測量振動(dòng)頻率是2.3赫茲的時(shí)域分析圖。圖5 在時(shí)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(shí)系統(tǒng)振動(dòng)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(dòng)形狀時(shí)振幅已增加的頻率在2.3赫茲 圖7 在時(shí)域幅值的增加 振動(dòng)的能量越來越大及時(shí)間信號(hào)周期是不變的e.隨機(jī)振動(dòng)波形采樣 圖8顯示在一分鐘內(nèi)隨機(jī)振動(dòng)的振動(dòng)信號(hào)。振動(dòng)形狀顯示隨機(jī)振動(dòng)仍然是一個(gè)周期性運(yùn)動(dòng)。這是一個(gè)疊加形狀的多階簡諧振動(dòng)。有六個(gè)周期內(nèi)的一二。因此，周期時(shí)間是0.1667秒，隨機(jī)信號(hào)中包含的能量運(yùn)動(dòng)的組成部分及6赫茲的振動(dòng)頻率。而其他low-movement組件也包括。圖9表明其傅立葉變換驗(yàn)證圖8 隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的采樣圖9 對隨機(jī)振動(dòng)的幅頻特性

9、這個(gè)信號(hào)所包含的能量分量較大運(yùn)動(dòng)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(hào)幅度。5、 總結(jié) 該系統(tǒng)使用的光纖光柵傳感器實(shí)現(xiàn)布拉格表面振動(dòng)試驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，表面裝置測試系統(tǒng)可以識(shí)別主要參數(shù)的表面振動(dòng)的周期，自然頻率，振幅。.參考文獻(xiàn)1. K B SHIN, C G KIMC S HONG, et al. Thermal distortion analysis of orbiting solar array including degradation

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