Forståelse af effekttestning
Definition: Hvad er effekttestning?
Stødprøvning (også kaldet impulstest eller impact modal analyse) er en modal testning teknik, der bruger en instrumenteret slaghammer til at påføre bredbåndskraftimpulser på strukturer, samtidig med at den resulterende vibrationer svar med Accelerometre. Teknikken beregner frekvensresponsfunktioner (FRF'er), der viser, hvordan strukturer reagerer ved hver frekvens, hvilket afslører naturlige frekvenser, tilstandsformer, og dæmpning forhold, der er afgørende for at forstå dynamisk adfærd og diagnosticere resonansproblemer.
Slagprøvning er det praktiske feltalternativ til rystemodalprøvning, der giver lignende information uden behov for tunge, dyre elektromagnetiske rysteapparater og komplekse monteringsanordninger. Det bruges i vid udstrækning til resonansfejlfinding, validering af strukturelle modifikationer og korrelation af finite element-modeller i maskiner og strukturelle dynamikapplikationer.
Udstyr
Instrumenteret slaghammer
- Krafttransducer: Piezoelektrisk sensor i hammerhoved måler slagkraft
- Hammermasse: 0,1-5 kg afhængigt af strukturstørrelse og frekvensområde
- Udskiftelige spidser: Hård (stål), medium (plastik), blød (gummi)
- Output: Kraftsignal synkroniseret med responsmåling
- Typisk pris: $500-3000
Responssensorer
- Accelerometre ved interessepunkter
- Enkelt roving accelerometer eller flere faste sensorer
- Krav til god test af frekvensområdetilpasning
Dataindsamling
- Minimum to kanaler (kraft og respons)
- Samtidig prøveudtagning er afgørende
- FFT-analysator eller modal analysesoftware
- Overførselsfunktion og kohærensberegning
Testprocedure
Enkeltpunkts FRF
- Monter accelerometer: På svarstedet
- Vælg hammerspids: Match til struktur og frekvensområde
- Strejkestruktur: Fast, hurtig effekt ved excitationspunktet
- Optag data: Kraft- og responssignaler
- Beregn FRF: H(f) = Respons(f) / Kraft(f)
- Gennemsnit: Gentag 3-10 gange, gennemsnitlige FRF'er
- Tjek sammenhæng: Bekræft datakvalitet (kohærens > 0,9)
Flerpunktstestning
- Rovinghammer: Stød flere punkter, fast accelerometer
- Roving Accelerometer: Fast punkt på sammenstød, flyt accelerometer
- Resultat: FRF'er fra flere steder afslører tilstandsformer
- Nettestning: Systematisk punktgitter til komplet strukturel opmåling
Valg af hammerspids
Effekt på frekvensindhold
- Hård spids (stål): Kort slagvarighed, højfrekvent indhold, god til stive strukturer og høje frekvenser (op til 10+ kHz)
- Mellem spids (nylon/delrin): Moderat varighed, afbalanceret spektrum, generel anvendelse (til 2-5 kHz)
- Blød spids (gummi): Langvarig, lavfrekvent betoning, store/fleksible strukturer (op til 500-1000 Hz)
Matchende struktur
- Lysstrukturer: Lille hammer, blød spids (undgå skader, ringlyde)
- Tunge strukturer: Stor hammer, hårdere spids (tilstrækkelig excitation)
- Tommelfingerregel: Strukturen skal reagere, men ikke overdrevent (typisk maksimal acceleration 1-10 g)
Datakvalitet
God slagteknik
- Hurtig, ren effekt (ingen dobbeltslag)
- Hammeren blev straks trukket væk (forbliver ikke i kontakt)
- Slå vinkelret på overfladen
- Konsekvent strejkeplacering
- Passende kraftniveau
Kohærensvalidering
- Kohærensfunktionen viser målekvaliteten
- Kohærens nær 1,0 (> 0,9) = gode data
- Lav kohærens = dårlig effekt, støj, ikke-linearitet
- Afvis dårlige stød, gentag testen
Resultater og fortolkning
Frekvensresponsfunktion
- Størrelsesgradsplottet viser forstærkning vs. frekvens
- Toppe = naturlige frekvenser/resonanser
- Peakhøjde = forstærkningsfaktor (invers af dæmpning)
- Fase Plottet viser 180° forskydninger gennem resonanser
Identifikation af naturlig frekvens
- Liste over alle toppe fra FRF
- Første tilstand typisk laveste frekvenstop
- Højere tilstande ved højere frekvenser
- Sammenlign med driftsfrekvenser for interferenskontrol
Bestemmelse af tilstandsform
- Fra flerpunktstestning
- Relative responsamplituder ved resonans definerer afbøjningsmønster
- Animation mulig med software
- Identificerer noder og antinoder
Anvendelser i fejlfinding af maskiner
Undersøgelse af rammeresonans
- Slagmotor eller ventilatorramme
- Identificer rammens naturlige frekvenser
- Sammenlign med bladpassage, motorens elektromagnetiske frekvenser
- Hvis der findes et match → resonans er problemet
Fundamentstestning
- Slagbundplade eller fundament
- Bestem grundlæggende naturlige frekvenser
- Verificér tilstrækkelig stivhed og frekvensseparation
Før/efter sammenligninger
- Test før strukturel ændring
- Test efter (afstivning, dæmpning, masseændringer)
- Bekræft, at ændringen har opnået den ønskede effekt
- Kvantificer forbedring
Slagprøvning er en praktisk og omkostningseffektiv modal analyseteknik, der er tilgængelig for vibrationsspecialister i felten. Ved udelukkende at bruge en instrumenteret hammer og vibrationsanalysator identificerer slagprøvning strukturelle resonanser, validerer modifikationer og giver den dynamiske karakterisering, der er nødvendig for at løse resonansproblemer og optimere strukturelle designs i maskiner og strukturelle applikationer.