這是試驗模態(tài)的關鍵一步,所測量得到的數(shù)據(jù)的準確性和可靠性直接影響到 模態(tài)試驗的結果,。在某一激振力的作用下被測系統(tǒng)一旦被激振起來,就可以通過 測試儀器測量得到激振力或響應的時域信號,,通過數(shù)學手段將其轉化為頻域信號,, 就可以得到系統(tǒng)頻響函數(shù)的平均估計,在某些情況下不要求計算頻響函數(shù),,只需 要時間歷程就可以了,。
由于試驗條件的關系,本文采用頻域識別的方法對機床的模態(tài)參數(shù)進行識別,, 下面簡單介紹在頻域中的一些模態(tài)參數(shù)識別方法,。分量分析法就是將頻響函數(shù)分成實部和虛部分量進行分析,,式(2-15)是基本 公式,,它是一種圖解法,即從曲線上直接找出有關參數(shù),。
本章簡單介紹了模態(tài)試驗的相關理論和模態(tài)分析的基本步驟,,包括模態(tài)分析 理論與試驗模態(tài)分析理論,,揭示了傳遞函數(shù)與模態(tài)參數(shù)之間的關系,。重點介紹了 從傳遞函數(shù)到得到模態(tài)參數(shù)的識別過程的理論基礎,。
本章從試驗模態(tài)分析的整體觀點出發(fā),,先討論了激勵系統(tǒng),、力傳感器和運動 傳感器,、測試與分析系統(tǒng)以及具體試驗設計的一些基本問題,。不同的測試與分析 系統(tǒng),,它們在性能,、靈活性、大小和價格等方面是有區(qū)別的,,需要試驗設計者根 據(jù)不同的需要進行選取,。在確定了模態(tài)分析與測試系統(tǒng)后,,設計模態(tài)分析試驗時,,試驗工程師應當利用盡可能多的信息。從這一觀點出發(fā),,傳遞函數(shù)的測試這一部 分主要討論了正確選擇響應點和激勵點的一些理論和方法;信號采集過程中的一 些參數(shù)設置,以及針對不同試驗結構的頻段選取,。本章的試驗模態(tài)分析技術為后 面具體的機床模態(tài)試驗設計奠定了基礎,。
本課題來自于國家自然科學基金項目“龍門移動式精工加工中心的橫梁同步磁懸 浮系統(tǒng)研究”(項目批準號:50805098)。
實驗模態(tài)分析方法可以分為頻響函數(shù)法(簡稱測力法)和環(huán)境激勵法(簡稱 不測力法)兩種,,所謂測力法就是在試驗過程中需要同時測量激勵力和響應的方 法,。經(jīng)典的測力法是利用頻域的頻響函數(shù)(FRF)或時域的脈沖響應函數(shù)(IRF) 對模態(tài)參數(shù)進行估計。頻響函數(shù)是響應和力的傅里葉變換之比,,而脈沖響應函數(shù) 也要先測得頻響函數(shù)然后經(jīng)傅里葉逆變換(IFFT)獲得,。因此,測力法必須利用 帶測力計的激振器或力錘施加可測量的激勵力,。測力法可以估計所有的模態(tài)參數(shù),, 包括固有頻率、模態(tài)振型,、模態(tài)阻尼或阻尼比,、模態(tài)質量和模態(tài)剛度,而且精度 較高,。
模態(tài)試驗中,,試驗夾具和支承系統(tǒng)的設計與驗證相當重要。當發(fā)現(xiàn)夾具和支 承系統(tǒng)的動態(tài)特性對所試驗結構有明顯影響時,應將試驗對象連同夾具一起作為 整體進行動態(tài)分析,。隨著試驗對象結構愈來愈大,,要設計一個具有理想界面或與 試驗對象藕合較小的夾具也愈來愈困難,費用也相當昂貴,,有的需從試驗方法(如 慣性質量界面和殘余柔度)去解決這些矛盾,。
觸發(fā)方式?jīng)Q定了采樣時每段樣本的幵始點。它的合理選擇,,對于捕捉瞬態(tài)信 號或要求被采集信號同吵運算作用很大,。解發(fā)方式一般有以K幾種:自由觸發(fā),信 號觸發(fā),,預觸發(fā),,外觸發(fā)等。對于脈沖信號而言,,一般很難捕捉到,,采樣早了信 號沒有到來,采樣晚了信號己過去,。這種情況下,,可用信號本身的電平來觸發(fā)。 可以將觸發(fā)電平調到比噪聲電平稍高一點,,這樣,沒有脈沖信號時,,噪聲無法觸 發(fā)采樣系統(tǒng)而不能采樣,;當出現(xiàn)脈沖信號,達到預置的觸發(fā)電平后,,采樣系統(tǒng)立 刻進行采樣(此前系統(tǒng)一直處于采樣工作狀態(tài),,此時采樣即對數(shù)據(jù)進行保存,為 有效采樣階段),。采用這種觸發(fā)方法,,可確保采到所要分析的脈沖信號。如果沒有 信號,,采樣系統(tǒng)不會工作,,一直到下一次脈沖信號出現(xiàn)時,才會再次采樣,。這樣,, 既保證了每次無遺漏地采到所要的脈沖信號,又將大量不需要的噪聲排除在外,。
B&K3660C Pulse LAN-XI是同類產(chǎn)品中最強大,、最緊湊和最輕便的數(shù)據(jù)采集 前端之一,在一個密封的前端裝置有該模塊。B&K3660CPulslLAN-XI能夠在高 速書籍采集方面和新號調節(jié)方面都用得到,,并且根據(jù)客戶需求提供完善的各類服 務,。B&K3660C Pulse LAN-XI數(shù)據(jù)采集前端與B&K基本分析系統(tǒng)以及PULSE Reflex高級模態(tài)采集與分析包穩(wěn)固結合,通過靈巧多變的硬件選擇適合各類場所 的特定需要,,最終達到優(yōu)越的性能,。PULSE Reflex高級模態(tài)采集與分析包是專為 提高實驗工作效率而設計的,新版的PULSE Reflex髙級模態(tài)采集與分析包加強了 數(shù)據(jù)采集功能,,提高振動噪聲實驗效率,。使用PULSE Reflex高級模態(tài)采集與分析 包進行普通的振動噪聲實驗可以節(jié)省大量的時間。PULSE Reflex高級模態(tài)采集與 分析包在很多時候都能很明顯的體現(xiàn)其高效靈活的特點,,它具有的如快速設置,、 高效采集數(shù)據(jù)、自定義處理功能,、報告生成功能以及數(shù)據(jù)的共享等方面的特點,。
隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展,從二十世紀八十年代開始加工中心引起了發(fā)達國家的重 視,,并注入了大量的資金和人力進行研究,。加工中心的精度、速度等一系列參數(shù)得到 了迅速提升,,而可靠性作為一個評估參數(shù)也逐漸浮現(xiàn)在人們的視野中,。狀態(tài)監(jiān)測和故 障預警作為提升可靠性水平的一種重要措施也引起了更加廣泛的關注。