Pochopenie funkcie frekvenčnej odozvy (FRF)

1. Definícia: Čo je to frekvenčná odozva?

Stránka Funkcia frekvenčnej odozvy (FRF) je miera, ktorá opisuje, ako štruktúra, komponent alebo systém reaguje na aplikovanú budiacu silu ako funkciu frekvencie. Jednoducho povedané, FRF vám hovorí, o koľko bude systém vibrovať pri každej frekvencii, keď naň „pôsobíte“ známou silou.

FRF je základný koncept v štrukturálnej dynamike, modálna analýzaa detekciu rezonancie. V podstate ide o prenosovú funkciu, ktorá dáva do súvislosti nameranú výstupnú odozvu (zvyčajne zrýchlenie) na meranú vstupnú silu.

FRF = Výstupná odozva / Vstupná sila

Výstup aj vstup sú funkciami frekvencie a samotná FRF je komplexná funkcia, čo znamená, že obsahuje amplitúdu aj fáza informácie.

2. Ako sa meria FRF?

FRF sa zvyčajne meria pomocou techniky nazývanej „nárazový test“ alebo nárazový test:

1. Jeden akcelerometer je namontovaný na konštrukcii v bode, kde sa má merať odozva.
2. Konštrukcia je udretá v konkrétnom bode špeciálnym inštrumentované kladivoToto kladivo má vo svojej špičke zabudovaný snímač sily (snímač zaťaženia), ktorý meria vstupnú silu nárazu.
3. Viackanálový analyzátor vibrácií súčasne zaznamenáva vstupný signál z kladiva aj výstupný signál z akcelerometra.
4. Analyzátor potom vykoná Rýchla premena funkcie (FFT) na oboch signáloch a vypočíta pomer výstupu k vstupu na každej frekvenčnej čiare. Výsledkom je FRF.

Tento proces sa opakuje s viacerými nárazmi, ktoré sa spriemerujú, aby sa dosiahlo čisté a spoľahlivé meranie FRF.

3. Interpretácia grafu FRF

FRF sa zvyčajne zobrazuje ako dva grafy:

• Graf magnitúdy: Toto zobrazuje amplitúdu FRF v závislosti od frekvencie. Graf bude mať zreteľné vrcholy a frekvencia každého vrcholu zodpovedá prirodzená frekvencia (alebo rezonančná frekvencia) štruktúry. Výška píku je indikátorom miery zosilnenia a úrovne tlmenie pri tej rezonancii.
• Fázový graf: Toto znázorňuje fázový posun medzi odozvou a vstupnou silou v závislosti od frekvencie. Keď frekvencia prechádza rezonanciou, fázový graf bude vykazovať charakteristický 180-stupňový posun. Tento fázový posun je definitívnym potvrdením vlastnej frekvencie.

4. Aplikácie vo vibračnej diagnostike

FRF je nepostrádateľným nástrojom na diagnostiku a riešenie problémov rezonancia problémy so strojmi a konštrukciami:

• Identifikácia prirodzených frekvencií: Primárne použitie je presná identifikácia vlastných frekvencií stroja, jeho základne, pripojeného potrubia alebo okolitej nosnej konštrukcie.
• Potvrdenie rezonancie: Ak stroj počas prevádzky vykazuje vysoké vibrácie na určitej frekvencii, meranie FRF môže potvrdiť, či sa táto prevádzková frekvencia zhoduje s vlastnou štrukturálnou frekvenciou. Ak sa vrchol v prevádzkovom spektre zhoduje s vrcholom vo FRF, potom sa ako hlavná príčina vysokých vibrácií potvrdí rezonancia.
• Modálna analýza: Meraním FRF v mnohých rôznych bodoch konštrukcie je možné vytvoriť kompletný počítačový model jej vibračných režimov (jej „prevádzkové tvary deformácie“ pri rezonancii). Tento model je možné použiť na návrh účinných štrukturálnych úprav.
• Štrukturálna modifikácia („Analýza „Čo keby“): Po potvrdení rezonancie je možné modálny model použiť na simuláciu vplyvu potenciálnych opráv (ako je pridanie výstuhy alebo hmoty) pred vykonaním akýchkoľvek fyzických zmien, čím sa zabezpečí účinnosť navrhovaného riešenia.

← Späť na hlavný index