Pochopení frekvenční odezvy (FRF)

1. Definice: Co je to frekvenční odezva?

Na stránkách Funkce frekvenční odezvy (FRF) je míra, která popisuje, jak struktura, součástka nebo systém reaguje na aplikovanou budicí sílu v závislosti na frekvenci. Jednodušeji řečeno, FRF vám říká, jak moc bude systém vibrovat na každé frekvenci, když na něj „působíte“ známou silou.

FRF je základní koncept strukturální dynamiky, modální analýzaa detekci rezonance. V podstatě se jedná o přenosovou funkci, která vztahuje naměřenou výstupní odezvu (obvykle akcelerace) na měřenou vstupní sílu.

FRF = Výstupní odezva / Vstupní síla

Výstup i vstup jsou funkcemi frekvence a samotná FRF je komplexní funkce, což znamená, že obsahuje jak amplitudu, tak fáze informace.

2. Jak se měří FRF?

FRF se obvykle měří pomocí techniky zvané „nárazový test“ neboli nárazový test:

1. An akcelerometr je namontován na konstrukci v bodě, kde má být měřena odezva.
2. Konstrukce je udeřena v určitém bodě speciálním instrumentované kladivoToto kladivo má ve své špičce zabudovaný snímač síly (snímač zatížení), který měří vstupní sílu nárazu.
3. Vícekanálový analyzátor vibrací současně zaznamenává vstupní signál z kladiva i výstupní signál z akcelerometru.
4. Analyzátor poté provede Rychlá převodní funkce (FFT) na obou signálech a vypočítá poměr výstupu ke vstupu na každé frekvenční linii. Výsledkem je FRF.

Tento proces se opakuje s více nárazy, které se zprůměrují, aby se dosáhlo čistého a spolehlivého měření FRF.

3. Interpretace grafu FRF

FRF se obvykle zobrazuje jako dva grafy:

• Graf magnitudy: Toto ukazuje amplitudu FRF v závislosti na frekvenci. Graf bude mít zřetelné vrcholy a frekvence každého vrcholu odpovídá přirozená frekvence (nebo rezonanční frekvence) struktury. Výška píku je indikátorem míry zesílení a úrovně tlumení při té rezonanci.
• Fázový graf: Toto ukazuje fázový posun mezi odezvou a vstupní silou v závislosti na frekvenci. Jak frekvence prochází rezonancí, fázový graf vykazuje charakteristický posun o 180 stupňů. Tento fázový posun je definitivním potvrzením vlastní frekvence.

4. Aplikace ve vibrační diagnostice

FRF je nepostradatelným nástrojem pro diagnostiku a řešení rezonance problémy se stroji a konstrukcemi:

• Identifikace přirozených frekvencí: Primárním použitím je přesná identifikace vlastních frekvencí stroje, jeho základny, připojeného potrubí nebo okolní nosné konstrukce.
• Potvrzení rezonance: Pokud stroj během provozu vykazuje vysoké vibrace na určité frekvenci, měření FRF může potvrdit, zda se tato provozní frekvence shoduje s vlastní frekvencí struktury. Pokud se vrchol v provozním spektru shoduje s vrcholem ve FRF, pak je rezonance potvrzena jako hlavní příčina vysokých vibrací.
• Modální analýza: Měřením FRF v mnoha různých bodech konstrukce lze vytvořit kompletní počítačový model jejích vibračních režimů (její „provozní tvary deformace“ při rezonanci). Tento model lze použít k návrhu účinných strukturálních úprav.
• Strukturální modifikace („Analýza „Co kdyby“): Jakmile je potvrzena rezonance, lze modální model použít k simulaci vlivu potenciálních oprav (jako je přidání výztuhy nebo hmoty) před provedením jakýchkoli fyzikálních změn, čímž se zajistí účinnost navrhovaného řešení.

← Zpět na hlavní index