Κατανόηση της Συνάρτησης Απόκρισης Συχνότητας (FRF)

1. Ορισμός: Τι είναι μια Συνάρτηση Απόκρισης Συχνότητας;

Το Συνάρτηση Απόκρισης Συχνότητας (FRF) είναι ένα μέτρο που περιγράφει πώς μια δομή, ένα εξάρτημα ή ένα σύστημα αποκρίνεται σε μια εφαρμοζόμενη δύναμη διέγερσης, ως συνάρτηση της συχνότητας. Με απλά λόγια, το FRF σας λέει πόσο θα δονείται ένα σύστημα σε κάθε συχνότητα όταν το «χτυπήσετε» με μια γνωστή δύναμη.

Το FRF είναι μια θεμελιώδης έννοια στη δομική δυναμική, τροπική ανάλυσηκαι ανίχνευση συντονισμού. Ουσιαστικά είναι μια συνάρτηση μεταφοράς που συσχετίζει μια μετρούμενη απόκριση εξόδου (συνήθως επιτάχυνση) σε μια μετρούμενη δύναμη εισόδου.

FRF = Απόκριση Εξόδου / Δύναμη Εισόδου

Τόσο η έξοδος όσο και η είσοδος είναι συναρτήσεις της συχνότητας, και η ίδια η FRF είναι μια σύνθετη συνάρτηση, που σημαίνει ότι περιέχει τόσο πλάτος όσο και φάση πληροφορίες.

2. Πώς μετριέται ένα FRF;

Ένα FRF συνήθως μετριέται χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται «δοκιμή κρούσης» ή δοκιμή πρόσκρουσης:

1. Ενα επιταχυνσιόμετρο είναι τοποθετημένο στη δομή στο σημείο όπου πρόκειται να μετρηθεί η απόκριση.
2. Η δομή χτυπιέται σε ένα συγκεκριμένο σημείο με ειδικό σφυρί με όργαναΑυτό το σφυρί διαθέτει ενσωματωμένο στην άκρη του έναν αισθητήρα δύναμης (κυψέλη φορτίου), ο οποίος μετρά τη δύναμη εισόδου της κρούσης.
3. Ένα πολυκαναλικό αναλυτής κραδασμών καταγράφει ταυτόχρονα τόσο το σήμα εισόδου από τη σφύρα όσο και το σήμα εξόδου από το επιταχυνσιόμετρο.
4. Στη συνέχεια, ο αναλυτής εκτελεί μια FFT και στα δύο σήματα και υπολογίζει την αναλογία της εξόδου προς την είσοδο σε κάθε γραμμή συχνότητας. Το αποτέλεσμα είναι το FRF.

Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται με πολλαπλές επιπτώσεις, οι οποίες υπολογίζονται κατά μέσο όρο για να παραχθεί μια καθαρή και αξιόπιστη μέτρηση FRF.

3. Ερμηνεία ενός διαγράμματος FRF

Ένα FRF συνήθως εμφανίζεται ως δύο γραφήματα:

• Διάγραμμα μεγέθους: Αυτό δείχνει το πλάτος του FRF σε σχέση με τη συχνότητα. Το διάγραμμα θα έχει διακριτές κορυφές και η συχνότητα κάθε κορυφής αντιστοιχεί σε ένα φυσική συχνότητα (ή συχνότητα συντονισμού) της δομής. Το ύψος της κορυφής είναι ένας δείκτης του μεγέθους της ενίσχυσης και του επιπέδου της απόσβεση σε εκείνη την απήχηση.
• Διάγραμμα Φάσεων: Αυτό δείχνει τη μετατόπιση φάσης μεταξύ της απόκρισης και της δύναμης εισόδου σε σχέση με τη συχνότητα. Καθώς η συχνότητα διέρχεται από έναν συντονισμό, το διάγραμμα φάσης θα δείξει μια χαρακτηριστική μετατόπιση 180 μοιρών. Αυτή η μετατόπιση φάσης είναι μια οριστική επιβεβαίωση μιας φυσικής συχνότητας.

4. Εφαρμογές στη Διαγνωστική Δονήσεων

Το FRF είναι ένα απαραίτητο εργαλείο για τη διάγνωση και την επίλυση αντήχηση προβλήματα σε μηχανήματα και κατασκευές:

• Αναγνώριση Φυσικών Συχνοτήτων: Η κύρια χρήση είναι η ακριβής αναγνώριση των φυσικών συχνοτήτων μιας μηχανής, της βάσης της, των συνδεδεμένων σωληνώσεών της ή της περιβάλλουσας δομής στήριξης.
• Επιβεβαίωση συντονισμού: Εάν μια μηχανή παρουσιάζει υψηλή δόνηση σε μια συγκεκριμένη συχνότητα κατά τη λειτουργία, μια μέτρηση FRF μπορεί να επιβεβαιώσει εάν αυτή η συχνότητα λειτουργίας συμπίπτει με μια δομική φυσική συχνότητα. Εάν η κορυφή στο φάσμα λειτουργίας ταιριάζει με μια κορυφή στο FRF, τότε ο συντονισμός επιβεβαιώνεται ως η βασική αιτία της υψηλής δόνησης.
• Τροπική Ανάλυση: Λαμβάνοντας μετρήσεις FRF σε πολλά διαφορετικά σημεία μιας κατασκευής, μπορεί να κατασκευαστεί ένα πλήρες υπολογιστικό μοντέλο των τρόπων ταλάντωσής της (τα «Λειτουργικά Σχήματα Παραμόρφωσης» σε συντονισμό). Αυτό το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό αποτελεσματικών δομικών τροποποιήσεων.
• Δομική Τροποποίηση (Ανάλυση «Τι θα γινόταν αν»): Μόλις επιβεβαιωθεί ένας συντονισμός, το μοντέλο της τροπικότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της επίδρασης πιθανών διορθώσεων (όπως η προσθήκη ενός ενισχυτικού ή μιας μάζας) πριν από οποιεσδήποτε φυσικές αλλαγές, διασφαλίζοντας ότι η προτεινόμενη λύση θα είναι αποτελεσματική.

← Επιστροφή στο Κύριο Ευρετήριο