주파수 응답 함수(FRF) 이해

1. 정의: 주파수 응답 함수란 무엇입니까?

그리고 주파수 응답 함수(FRF) 구조물, 구성 요소 또는 시스템이 적용된 가진력에 어떻게 반응하는지를 주파수의 함수로 나타내는 척도입니다. 간단히 말해, FRF는 알려진 힘을 시스템에 "충격"시켰을 때 각 주파수에서 시스템이 얼마나 진동하는지를 나타냅니다.

FRF는 구조 동역학의 기본 개념입니다. 모달 분석및 공진 감지. 이는 본질적으로 측정된 출력 응답(일반적으로 가속)을 측정된 입력 힘으로 변환합니다.

FRF = 출력 응답 / 입력 힘

출력과 입력은 모두 주파수 함수이고 FRF 자체는 복소 함수입니다. 즉 진폭과 단계 정보.

FRF는 일반적으로 "충격 테스트"라고 하는 기술을 사용하여 측정됩니다. 범프 테스트:

안 가속도계 응답을 측정할 지점의 구조물에 장착됩니다.
구조물은 특정 지점에서 특별한 타격을 받습니다. 계측된 망치이 망치의 끝부분에는 충격의 입력 힘을 측정하는 힘 센서(로드 셀)가 내장되어 있습니다.
다중 채널 진동 분석기 망치의 입력 신호와 가속도계의 출력 신호를 동시에 기록합니다.
그런 다음 분석기는 다음을 수행합니다. FFT 두 신호 모두에 대해 각 주파수 라인에서 출력과 입력의 비율을 계산합니다. 그 결과가 FRF입니다.

이 과정을 여러 번의 충격에 걸쳐 반복한 후, 이를 평균화하여 정확하고 신뢰할 수 있는 FRF 측정값을 얻습니다.

FRF는 일반적으로 두 개의 플롯으로 표시됩니다.

크기 플롯: 이는 주파수에 따른 FRF의 진폭을 보여줍니다. 플롯에는 뚜렷한 피크가 있으며 각 피크의 주파수는 고유 진동수 (또는 공진 주파수) 구조의. 피크의 높이는 증폭량과 레벨을 나타내는 지표입니다. 제동 그 공명에서.
위상 플롯: 이는 주파수에 따른 응답과 입력 힘 사이의 위상 변화를 보여줍니다. 주파수가 공진을 통과할 때 위상 플롯은 특징적인 180도 위상 변화를 보입니다. 이 위상 변화는 고유 진동수를 확실하게 보여줍니다.

FRF는 진단 및 해결에 필수적인 도구입니다. 공명 기계 및 구조물의 문제:

자연 주파수 식별: 주된 용도는 기계, 기계의 바닥, 연결된 배관 또는 주변 지지 구조의 고유 진동수를 정확하게 식별하는 것입니다.
공명 확인: 기계가 작동 중 특정 주파수에서 높은 진동을 보이는 경우, FRF 측정을 통해 해당 작동 주파수가 구조적 고유 진동수와 일치하는지 확인할 수 있습니다. 작동 스펙트럼의 피크가 FRF의 피크와 일치하면, 공진이 높은 진동의 근본 원인으로 확인됩니다.
모달 분석: 구조물의 여러 지점에서 FRF를 측정함으로써, 진동 모드(공진 시 "작동 편향 형상")에 대한 완전한 컴퓨터 모델을 구축할 수 있습니다. 이 모델은 효과적인 구조적 수정을 설계하는 데 사용될 수 있습니다.
구조적 수정(“What If” 분석): 공명이 확인되면 모달 모델을 사용하여 물리적 변경이 이루어지기 전에 잠재적인 수정(강화재나 질량 추가 등)의 효과를 시뮬레이션하여 제안된 솔루션이 효과적인지 확인할 수 있습니다.