周波数応答関数（FRF）の理解

1. 定義: 周波数応答関数とは何ですか?

について 周波数応答関数（FRF） FRFは、構造物、部品、またはシステムが加えられた励起力に対してどのように反応するかを周波数の関数として表す指標です。簡単に言えば、FRFは、既知の力でシステムを「叩いた」ときに、各周波数でシステムがどれだけ振動するかを示します。

FRFは構造力学における基本的な概念であり、 モーダル解析、共振検出などである。これは本質的に、測定された出力応答（通常は 加速度) を測定された入力力に変換します。

FRF = 出力応答 / 入力力

出力と入力はどちらも周波数の関数であり、FRF自体は複雑な関数であるため、振幅と 段階 情報。

2. FRF はどのように測定されますか?

FRFは通常、「衝撃試験」または バンプテスト:

1. アン 加速度計 応答を測定するポイントの構造物に取り付けられます。
2. 構造は特定のポイントで特別な 計器付きハンマーこのハンマーの先端には力センサー（ロードセル）が組み込まれており、衝撃の入力力を測定します。
3. マルチチャンネル 振動分析装置 ハンマーからの入力信号と加速度計からの出力信号の両方を同時に記録します。
4. アナライザーは次に FFT 両信号に作用し、各周波数ラインにおける出力と入力の比を計算します。その結果がFRFです。

このプロセスは複数の衝撃で繰り返され、平均化されて、クリーンかつ信頼性の高い FRF 測定が生成されます。

3. FRFプロットの解釈

FRF は通常、次の 2 つのプロットとして表示されます。

• 大きさのプロット: これはFRFの振幅と周波数の関係を示しています。プロットには明確なピークが見られ、各ピークの周波数は 固有振動数 （または共振周波数） 構造のピークの高さは増幅の量とレベルの指標となる。 減衰 その共鳴で。
• 位相プロット: これは、周波数に対する応答と入力力の位相シフトを示しています。周波数が共振点を通過すると、位相プロットは特徴的な180度のシフトを示します。この位相シフトは、固有振動数の決定的な確認となります。

4. 振動診断への応用

FRFは診断と解決に欠かせないツールです 共振 機械および構造物の問題:

• 固有周波数の特定: 主な用途は、機械、そのベース、接続された配管、または周囲のサポート構造の固有振動数を正確に特定することです。
• 共鳴の確認: 機械が運転中に特定の周波数で高い振動を示す場合、FRF測定によって、その運転周波数が構造の固有振動数と一致するかどうかを確認できます。運転スペクトルのピークがFRFのピークと一致する場合、高振動の根本原因は共振であることが確認されます。
• モーダル解析: 構造物の様々な箇所でFRF（周波数応答周波数）を測定することで、その振動モード（共振時の「動作たわみ形状」）の完全なコンピュータモデルを構築できます。このモデルは、効果的な構造変更の設計に活用できます。
• 構造変更（「What If」分析）: 共振が確認されると、物理的な変更を行う前に、モーダル モデルを使用して潜在的な修正 (補強材や質量の追加など) の効果をシミュレートし、提案されたソリューションが効果的であることを確認できます。

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