怎样解读振动试验曲线资料？

hcharlie · 发表于 2012-2-28 18:20

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本帖最后由 wdhd 于 2016-8-29 09:38 编辑

　　大多数振动试验工程师，只关心(随机)试验的控制谱是否在允差范围内，对于其它试验资料不太关心也不知道怎样判读。其实我在本论坛不同的场合都特别强调试验驱动谱和传递函数这两个图，它们对于解读试验结果有非常重要的作用。
　　下面我以1990年在南京晨光厂的一次试验为例，这是一次2000Hz的随机振动(台)试验，400谱线，用的是西安xxx开发的控制仪，试验件是一个大型试件。试验中发现有强烈共振，有些谱线有超差，为了看的更清楚，我们打出了试验中宝贵的驱动谱和传递函数曲线，如下图。看看这对这两个图怎样判读。(当时还只能打印出黑白图形)

　　从这两个图，我们明显看出600Hz有个大共振，看驱动谱先上升了20dB，随即降了50dB，与此相反，传递函数先降后上升。这就是说明试验中的强烈共振在600Hz处。
　　还看到850Hz处驱动谱先升后降，传递函数先降后升，也是很明显的共振，不过强烈程度小多了。其它频率看不出有明显的共振。
　　记住共振的这个特点，用驱动和传递函数来判别共振是特别有效的。
　　正弦扫频试验也可以用此办法解读。
　　有一个现象值得关注，就是在1200Hz处驱动出现一个深谷，引起传递函数有一个尖峰，这应该是由于600Hz大振幅振动由于结构非线性引起的2倍频干扰引起驱动的强烈压缩。

huzilong · 发表于 2012-2-28 18:47

szdlliuzm · 发表于 2012-2-28 19:27

当试件出现共振时，是共振的谷点与峰值是连接出现的。
振动台带上扩展台面后就相当是一个大喇叭了，当在600Hz时，驱动在瞬间了20dB时，就可以听到台体里瞬间地发出了巨大的尖锐声，这就是用耳朵可以判断很强的一个共振频率到了。
对于功率放大器和台体，瞬间成倍的增加了推力输出，就是我们所说的动态范围了，要保证设备的安全就是有一个很大的安全系数了。

lhks · 发表于 2012-2-29 09:48

都这么牛呀

davidgao · 发表于 2012-2-29 13:47

hcharlie · 发表于 2012-2-29 18:01

本帖最后由 hcharlie 于 2012-3-1 14:39 编辑

回复 3 # szdlliuzm 的帖子

我们细分析上面的驱动谱图，在600Hz以内，大体在-25dB左右，到600Hz时猛升20dB，所以如果是正弦扫频试验，功放输出功率将猛增100倍，很多情况下是做不下去，会停机保护的。
但我们现在是随机试验，功放输出总功率大体上应该和驱动谱图的整个面积有关，因为600Hz以后，整体驱动水平降低了10几个dB，粗略计算，这个面积不比-25dB平直谱图的面积要大，所以随机试验的功放功率因为是整个频段的平均功率，大概不会象正弦扫频那样可能过载而停机保护。

happyliye · 发表于 2012-2-29 23:12

我估计正弦实验不会因为这种突变而发生保护的，如果是进口控制仪。

kashinhyou · 发表于 2012-3-1 07:56

个人认为这个大试件做正弦扫频，且不说控制仪保护还是保护，
最起码用正弦扫频控制应该很困难，最还还是取多点平均值或者多点加振控制这样应该更容易实现。

kashinhyou · 发表于 2012-3-1 07:57

多谢楼主，长见识了

szdlliuzm · 发表于 2012-3-1 09:38

刚才仔细了主任发的驱动和传递函数的图片，看驱动曲线，在600Hz内，驱动基本上在-25，到600Hz以上时驱动就基本上是以-40到-45之间，由此判断，试验条件在600Hz是个交越频率
，两个频率的振动量级是不同的。
1200Hz应该是一个共振频率点，与600hz 是个倍频了。

hcharlie · 发表于 2012-3-1 11:31

本帖最后由 hcharlie 于 2012-3-1 17:48 编辑

szdlliuzm 发表于 2012-3-1 09:38

登录/注册后可看大图

刚才仔细了主任发的驱动和传递函数的图片，看驱动曲线，在600Hz内，驱动基本上在-25，到600Hz以上时驱动就基本上是以-40到-45之间，由此判断，试验条件在600Hz是个交越频率

我很赞成你的钻研精神，但你这次错了，这和交越频率没有关系。
你已经注意到传递函数曲线，每过了一次共振，传递函数就要抬高一个阶梯，驱动就要降低一个阶梯，但这是所有这类曲线的共性规律，和交越频率毫无关系。
这可以这样解释和说明：
多自由度系统，好比一个质量上面背负着几个弹簧-质量振动分系统，各有各的自振频率，从低频开始，这么多的弹簧都比较刚硬，振动台好比在推动这么多质量的总质量。当频率增加时，一个分质量共振了，当这个频率过后，这个质量振幅趋于另，它再不参与大家一起振动，好像它的弹簧变软了！这时振动台推动的总质量中就去掉这一块，质量小了，负担轻了，传递函数就要上一个台阶，驱动就要下降一个台阶，共振越大，减去的质量越大，这个台阶就越高。600Hz后的台阶有15dB高，850Hz后只有2~3dB，虽小但非常明显。

ChaChing · 发表于 2012-3-1 15:33

学习了, 谢谢! 怕误解相关含意, 可否请教小白问题下
1.图2驱动谱指的那部分? 与控制谱差别?
2.图1传递函数曲线是否指transfer function? 输出比输入吗? 还有输出/输入各指什麼?
3.控制谱是随机平直的吗? LZ的推论是否会与控制谱的不同而异?
4.怎感觉图1与图2好像即为反函数?

hcharlie · 发表于 2012-3-1 16:47

论坛元老客气了。
驱动谱是控制器输出的（电压）谱，图上0dB=1v^2/Hz,rms值为2.81v。
控制谱是控制器输入的（加速度）谱（多点指平均谱）,图上0dB=1g^2/Hz,这次未登出；
传递函数（transfer function）是输入谱/输出谱
如果控制谱完全是平直的，那么前两者成反函数。

wuzhijun117420 · 发表于 2012-3-1 20:39

也就是说，驱动谱和控制谱都是振动设备的特征谱吗，而与实验对象（非控制对象）的激励(输入)和响应谱(输出)无关吗？

david6404 · 发表于 2012-3-2 12:44

传递函数的单位是什么？如果没有发生共振的理想状况下，传递函数是1吗？

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