固有頻率測定方法

1、固有頻率測定方法1概要固有頻率的測定一般采用傳遞函數測定的方法。這個方法是一種為了測定結構物的各個點中的傳遞函數，使用數字信號處理技術和FFT算法的方法。所謂傳遞函數是指若以系統(tǒng)的輸入信號為“X” ,從該處輸出（應答）信號為“ Y”，可以公式：傳遞函數 H二Y/X （1）來表示的函數。振動解析的領域中處理的傳遞函數，輸入X多數為力。輸出（應答）Y是哪一個物理量，則取決于測定。如表 1所示那樣，傳遞函數 H分別具有固有頻 率。表1傳遞函數的種類Y位移速度加速度H順從性遷移加速度率（慣性）圖1所示為測定傳遞函數順序。固有頻率與傳遞函數的虛數部中的峰值相一致。 此外，除在振幅成為“ 0”的節(jié)點測定的

2、外，在所有的測定點，振幅存在于相同的頻 率上。圖1傳遞函數的測定順序2.測定安裝方法以下就傳遞函數測定法的具有代表性的加振方法一一隨機加振法、脈沖加 振法進行說明。對于試驗體的材料、結構、試驗目的等，可采用各種各樣的加 振方法，詳細內容請參照參考書。(1)隨機加振法圖2隨機加振法隨機加振法是一種如圖2所示的那樣，在試驗體的加振點安裝加振機，給與隨機噪聲的加振力，測定應答點的加速度，其信號輸入至FFT模擬裝置，進行處理的方法。圖3脈沖加振法(2)脈沖加振法脈沖加振法是一種如圖 3所示的那樣，用給與脈沖狀的力，檢測這個力的時間變化和應答點的加速度，進行與上述加振法相同的處理方法。此外，脈沖信號的頻

3、譜也是平坦的，所以，隨機噪聲同樣作為輸入波形使用。頻譜、再者，采用這類測定時有必要預先確認加振力和應答加速度的時間波形、 相關函數。表2所示為各種加振法的比較。表2加振法的比較項目脈沖加振法隨機加振法測定的難易度為了穩(wěn)定地得到具有必 要的區(qū)域和水平地脈沖 波形，需要熟練地技術和 小訣竅。只有加振器，就能簡單地加 振。失敗少。測定時間一次一次慎重進行加振，化時間?？爝m用范圍適用于小形、輕量的測 定對象。測定對象為小型、輕量，不僅加振器安裝困難。受到加 振器的質里影響，不能止確地進行測定。適合于具有執(zhí)行元件等加振器的測定對象。3.加振試驗時的注意事項以下匯總了進行加振實驗時的注意事項。(1)隨機加

4、振a） 加振機的選擇為了求得必要的加振力，根據其值，選擇應適使用得加振機在。這是得到高SN比的傳遞函數的重要條件。（ b） 試驗體的保持方法試驗體的容積、質量大時， （汽車的車身、固定于地面上的機械設備） 圖 4 （a）、（b）或者（c）。試驗體的容積、質量小時，為圖 4 （ b）或者（C）。 加振力小也無妨時。圖 4（ d）。圖 4 試驗體的保持方法（C）試驗體和加振機的結合方法在試驗體的加振點和加振機的結合部，加振時彎曲力矩發(fā)生作用。這個力在 傳遞函數計算時完全沒有考慮，所以，彎曲力矩不能忽視時，不能得到正確的傳遞 函數。例如，如圖 5 所示那樣，通過塑料等的柔性棒材，對試驗體加振，由于加

5、振 棒自身的變形，吸收、減少了在加振體點產生的彎曲力矩。圖 5 加振棒的效果（d）加振信號的種類和選擇圖 6 以及表 3 所示為驅動加振機而使用的各種信號的波形及其特征。 此外，表中也包括參考用的脈沖加振。選擇最適當的、符合加振對象特性要 求和試驗目的的加振信號是重要的。圖 6 各種加振信號的波形表 3 加振信號的特(2)脈沖加振法(a) 試驗體的保持方法作為代表性的有，不動的設物。)圖7物。但是,方式的影直立放置(對于工作機床那樣的結構物，原圭寸置狀態(tài)下進行加振。)圖7(a)緩沖浮起(適合于不太大，整體剛性高的結構(b) (c)彈簧吊起(適合于尺寸較大、剛性較低的結構 不要產生對低次諧振頻率

6、的振動 響。)圖7 (d)圖7試驗體的保持方法(b) 加振力的大小應穩(wěn)定，無誤差，為了實現施加試驗體的力均勻化，不是力，而是利用錘子自身的重量，進行敲打。(c) 加振頻率區(qū)域(上限頻率)的設定脈沖加振的加振力頻譜具有平旦地延伸的特性。其頻譜的延伸取決于脈沖的增大，通過錘子端頭的材料的變更，可以進行調整。具體的說，頭部材料從柔性材料改成硬性材料，脈沖增大變得迅速。在達到更高頻率之前，頻譜曲線平旦延伸。但是，加振能量的總和與材料無關。PSD瀕率的能量密度)，柔軟材料的PSD瀕率的能量密度)大。加振能量也集中在低域。 圖8所示為材料的脈沖的波形和加振頻譜的變化。圖8材料的脈沖波形和加振頻譜的變化(a

7、)銅(b)塑料(d) 試驗體的敲打二度敲打的防止敲打的方向 用脈沖錘子加振試驗體時， 請沿著預先規(guī)定的自由度的方向， 正確地進行敲打。 圖9 所示為檢測振動信號地，采用專用工夾具進行測定地例子。圖 9 采用脈沖錘子的汽缸的加振例4. 傳感器安裝時注意事項傳感器有許多種類， 但接觸形的壓電形加速度傳感器其可測定的頻率范圍寬， 處 理比較容易， 應用廣泛。 因此， 本文就這個壓電形加速度傳感器的安裝方法以及 使用上的注意事項作說明。4.1 傳感器的安裝方法 使用傳感器，檢測應答輸出信號時，作為應注意的、最重要的要點是傳感器安 裝方法。傳感器的安裝有幾個種類。分別有優(yōu)點、缺點。表1 所示為傳感器的安

8、裝方法以及特征4.2 傳感器的使用注意點（1）傳感器質量的影響 傳感器固定于被測定物進行測定時，由于傳感器的質量以及信號電纜線 的影響， 不僅被測定物的固有頻率發(fā)生變化， 固有衰減比也會發(fā)生變化。 總之，安裝傳感器時，傳感器的質量有時需要考慮對測定系統(tǒng)的振動數 以及減衰比的影響，請予以注意。一般，為了避免對被測定的加載以及 應答的應變， 加速度的質量希望不要超過被測定物的 1/20 ，必須在 1/10 以下。（2） 溫度的影響至于測定精度，有時需要考慮溫度對傳感器特性的影響，一般，傳感器的電荷靈敏度隨著溫度的上升有增大的傾向。因此，在高溫中使用傳感器時,根據傳感器的溫度特性，需要進行電荷靈敏度的溫度補償。表4傳感器的安裝方法安裝方法特征螺釘固定最可靠的安裝