固有頻率測(cè)定方法

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1.概要

固有頻率的測(cè)定一般采用傳遞函數(shù)測(cè)定的方法。這個(gè)方法是一種為了測(cè)定結(jié)構(gòu)物的各個(gè)點(diǎn)中的傳遞函數(shù)，使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和FFT算法的方法。

所謂傳遞函數(shù)是指若以系統(tǒng)的輸入信號(hào)為“X〞,從該處輸出（應(yīng)答）信號(hào)為“Y〞，可以公式：傳遞函數(shù)H=Y/X………………(1)來表示的函數(shù)。

振動(dòng)解析的領(lǐng)域中處理的傳遞函數(shù)，輸入X多數(shù)為力。輸出（應(yīng)答）Y是哪一個(gè)

物理量，則取決于測(cè)定。如表1所示那樣，傳遞函數(shù)H分別具有固有頻率。表1傳遞函數(shù)的種類Y位移速度遷移率加速度加速度（慣性）H順從性

圖1所示為測(cè)定傳遞函數(shù)順序。固有頻率與傳遞函數(shù)的虛數(shù)部中的峰值相一致。此外，除在振幅成為“0〞的節(jié)點(diǎn)測(cè)定的外，在所有的測(cè)定點(diǎn)，振幅存在于一致的頻率上。

圖1傳遞函數(shù)的測(cè)定順序

以的輸入信號(hào)同時(shí)采樣輸入信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)實(shí)行采樣的波形（信號(hào)）的傅里葉交換以輸入的傅里葉交換實(shí)行應(yīng)答的傅里交換

2.測(cè)定安裝方法

以下就傳遞函數(shù)測(cè)定法的具有代表性的加振方法——隨機(jī)加振法、脈沖加振法進(jìn)行說明。對(duì)于試驗(yàn)體的材料、結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)?zāi)康牡?，可采用各種各樣的加振方法，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參照參考書。

（1）隨機(jī)加振法圖2隨機(jī)加振法

隨機(jī)加振法是一種如圖2所示的那樣，在試驗(yàn)體的加振點(diǎn)安裝加振機(jī)，給與隨機(jī)噪聲的加振力，測(cè)定應(yīng)答點(diǎn)的加速度，其信號(hào)輸入至FFT模擬裝置，進(jìn)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，用脈沖錘子敲打作為測(cè)定對(duì)象的試驗(yàn)體的加振點(diǎn)，給與脈沖狀的力，檢測(cè)這個(gè)力的時(shí)間變化和應(yīng)答點(diǎn)的加速度，進(jìn)行與上述加振法一致的處理方法。

此外，脈沖信號(hào)的頻譜也是平坦的，所以，

隨機(jī)噪聲同樣作為輸入波形使用。

再者，采用這類測(cè)定時(shí)有必要預(yù)先確認(rèn)加振力和應(yīng)答加速度的時(shí)間波形、頻譜、相關(guān)函數(shù)。

表2所示為各種加振法的比較。表2加振法的比較項(xiàng)目測(cè)定的難易度測(cè)定時(shí)間適用范圍脈沖加振法·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(shù)和小訣竅?！ひ淮我淮紊髦剡M(jìn)行加振，化時(shí)間。隨機(jī)加振法·只有加振器，就能簡(jiǎn)單地加振。失敗少?！た臁みm用于小形、輕量的測(cè)定對(duì)象。·測(cè)定對(duì)象為小型、輕量，不僅加振器安裝困難。受到加振器的質(zhì)量影響，不能正確地進(jìn)行測(cè)定。·適合于具有執(zhí)行元件等加振器的測(cè)定對(duì)象。

3.加振試驗(yàn)時(shí)的本卷須知

以下匯總了進(jìn)行加振試驗(yàn)時(shí)的本卷須知。（1）隨機(jī)加振

（a）加振機(jī)的選擇

為了求得必要的加振力，根據(jù)其值，選擇應(yīng)適使用得加振機(jī)在。這是得到高SN比的傳遞函數(shù)的重要條件。

（b）試驗(yàn)體的保持方法

試驗(yàn)體的容積、質(zhì)量大時(shí)，（汽車的車身、固定于地面上的機(jī)械設(shè)備）圖4（a）、（b）或者（c）。

試驗(yàn)體的容積、質(zhì)量小時(shí)，為圖4（b）或者（C）。加振力小也無妨?xí)r。圖4（d）。

圖4試驗(yàn)體的保持方法

（C）試驗(yàn)體和加振機(jī)的結(jié)合方法

在試驗(yàn)體的加振點(diǎn)和加振機(jī)的結(jié)合部，加振時(shí)彎曲力矩發(fā)生作用。這個(gè)力在傳遞函數(shù)計(jì)算時(shí)完全沒有考慮，所以，彎曲力矩不能忽視時(shí)，不能得到正確的傳遞函數(shù)。例如，如圖5所示那樣，通過塑料等的柔性棒材，對(duì)試驗(yàn)體加振，由于加振棒自身的變形，吸收、減少了在加振體點(diǎn)產(chǎn)生的彎曲力矩。

圖5加振棒的效果

（d）加振信號(hào)的種類和選擇

圖6以及表3所示為驅(qū)動(dòng)加振機(jī)而使用的各種信號(hào)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(dāng)?shù)?、符合加振?duì)象特性要求和試驗(yàn)?zāi)康牡募诱裥盘?hào)是重要的。

圖6各種加振信號(hào)的波形

表3加振信號(hào)的特征（2）脈沖加振法

（a）試驗(yàn)體的保持方法作為代表性的有，直立放置（對(duì)于工作機(jī)床那樣的結(jié)構(gòu)物，原封不動(dòng)的設(shè)置狀態(tài)下進(jìn)行加振。）圖7（a）

緩沖浮起（適合于不太大，整體剛性高的結(jié)構(gòu)物。）圖7（b）(c)

彈簧吊起（