制動盤固有頻率測量
為了快速準(zhǔn)確的完成對制動盤固有頻率的檢測,開發(fā)了一套在線檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集硬件、數(shù)據(jù)采集及分析軟件模塊、在線檢測軟件模塊及控制電路構(gòu)成。一種制動盤固有頻率在線檢測方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)使用力錘敲擊制動盤;
2)通過PULSE采集制動盤的力錘激勵力信號和粘貼在制動盤上傳感器的振動加速度響應(yīng)信號,根據(jù)采集得到的信號得到各響應(yīng)點和激勵點之間的頻率響應(yīng)函數(shù);
3)對頻響函數(shù)進行截斷奇異值分解降噪:
3-1)將測得的頻響函數(shù)轉(zhuǎn)化為時域的單位脈沖響應(yīng)函數(shù),之后再將降噪后的時域信號轉(zhuǎn)化至頻域利用LSCF法進行參數(shù)識別;
3-2)將轉(zhuǎn)化后的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)看作一個含有噪聲干擾的原始信號h(tk)(k=1,2,…,Nf);其中:tk為第k個時間點,Nf為頻響函數(shù)的線數(shù)。
為什么存在多階固有頻率
我們在對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行固有頻率測試時,通常能得到多階固有頻率,如下圖所示,是對某結(jié)構(gòu)進行固有頻率測試。在這個FRF圖中存在多個峰值,而每個峰值對應(yīng)一階固有頻率,因此,結(jié)構(gòu)存在多階固有頻率。那么為什么結(jié)構(gòu)存在多階固有頻率?階跟什么有關(guān)系?
在高中物理課本中,我們就學(xué)習(xí)過單自由度系統(tǒng)的固有頻率公式。用的是單自由度的彈簧-集中質(zhì)量模型,如下面左圖所示。其運動方程為正弦波Asinωt(簡諧運動),對應(yīng)一階固有頻率。對于兩自由度系統(tǒng)而言,如下面中圖所示,運動方程是兩個正弦波疊加的結(jié)果,因而,對應(yīng)兩階固有頻率。同時,三自由度系統(tǒng)對應(yīng)三個正弦波,因而,有三階固有頻率。因此,似乎“階”與自由度相對應(yīng):1個自由度對應(yīng)1階固有頻率(或者是1階模態(tài)),情況的確是這樣的。自由度是指用于確定結(jié)構(gòu)在空間上運動所需要的少、立的坐標(biāo)個數(shù)。質(zhì)點有三個平動自由度;剛體有六個自由度,分別為三個平動和三個轉(zhuǎn)動自由度。
一個連續(xù)體或彈性體實際上有無窮多個自由度,此時,任意連續(xù)結(jié)構(gòu)都可以看成是無限多個微剛體組成的,每個微剛體有6個自由度,因而,我們可以認為任意連續(xù)結(jié)構(gòu)具有無限多個自由度,但是,所有這些結(jié)構(gòu)又可以近似地看作是由有限個微剛體組成的(比方有限元分析時只能劃分有限數(shù)量的單元),因此又可以認為連續(xù)結(jié)構(gòu)具有有限個自由度。該自由度數(shù)決定了解析質(zhì)量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣的維數(shù),也決定上理論上存在的固有頻率階數(shù)和模態(tài)振型階數(shù)。
雖然連續(xù)體在理論上是有無限多階固有頻率,但很多情況下我們只關(guān)心低階的固有頻率或者特定階的固有頻率。這是因為固有頻率越低,越容易被外界所激勵起來。另外,結(jié)構(gòu)也可能受到特定的激勵,如在某恒定轉(zhuǎn)速下運行,因此,也可能關(guān)心特定階的固有頻率。
在工程設(shè)計中,有時只需知道低階(如一、二階)固有頻率、振型以及阻尼系數(shù),可用簡易方法測定這些參量: ①固有頻率測定 用敲擊或突然卸載使系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動,記錄其衰減波形并與儀器中的時標(biāo)信號比較,或?qū)⑿盘柊l(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率正弦波和衰減波形輸入射線示波器,由示波器顯示的利薩如圖形求得一、二階固有頻率。