Razumevanje frekvenčne odzivne funkcije (FRF)

1. Definicija: Kaj je frekvenčni odziv?

Spletna stran Funkcija frekvenčnega odziva (FRF) je mera, ki opisuje, kako se struktura, komponenta ali sistem odziva na uporabljeno vzbujevalno silo kot funkcija frekvence. Preprosto povedano, FRF vam pove, koliko bo sistem vibriral pri vsaki frekvenci, ko ga "zadenete" z znano silo.

FRF je temeljni koncept v strukturni dinamiki, modalna analizain zaznavanje resonance. V bistvu gre za prenosno funkcijo, ki povezuje izmerjeni izhodni odziv (običajno pospešek) na izmerjeno vhodno silo.

FRF = Izhodni odziv / Vhodna sila

Tako izhod kot vhod sta funkciji frekvence, FRF pa je sama po sebi kompleksna funkcija, kar pomeni, da vsebuje tako amplitudo kot faza informacije.

2. Kako se meri FRF?

FRF se običajno meri s tehniko, imenovano "preskus udarca" ali preizkus udarcev:

1. En merilnik pospeška je nameščen na konstrukciji na mestu, kjer je treba izmeriti odziv.
2. Struktura je na določeni točki udarjena s posebnim instrumentirano kladivoTo kladivo ima v konico vgrajen senzor sile (telesna celica), ki meri vhodno silo udarca.
3. Večkanalni analizator vibracij hkrati beleži vhodni signal kladiva in izhodni signal merilnika pospeška.
4. Analizator nato izvede Hitra pretvorba (FFT) na obeh signalih in izračuna razmerje med izhodnim in vhodnim signalom na vsaki frekvenčni liniji. Rezultat je FRF.

Ta postopek se ponovi z več udarci, ki se povprečijo skupaj, da se dobi čista in zanesljiva meritev FRF.

3. Interpretacija grafa FRF

FRF je običajno prikazan kot dva grafa:

• Graf magnitude: To prikazuje amplitudo FRF glede na frekvenco. Diagram bo imel različne vrhove, frekvenca vsakega vrha pa ustreza naravna frekvenca (ali resonančna frekvenca) strukture. Višina vrha je pokazatelj količine ojačanja in ravni dušenje pri tej resonanci.
• Fazni diagram: To prikazuje fazni premik med odzivom in vhodno silo glede na frekvenco. Ko frekvenca prehaja skozi resonanco, bo fazni diagram pokazal značilen 180-stopinjski premik. Ta fazni premik je dokončna potrditev naravne frekvence.

4. Uporaba v vibracijski diagnostiki

FRF je nepogrešljivo orodje za diagnosticiranje in reševanje resonanca težave s stroji in konstrukcijami:

• Prepoznavanje naravnih frekvenc: Primarna uporaba je natančna identifikacija naravnih frekvenc stroja, njegovega podnožja, priključenih cevovodov ali okoliške podporne konstrukcije.
• Potrditev resonance: Če stroj med delovanjem kaže visoke vibracije pri določeni frekvenci, lahko meritev FRF potrdi, ali se ta delovna frekvenca ujema s strukturno naravno frekvenco. Če se vrh v delovnem spektru ujema z vrhom v FRF, se resonanca potrdi kot glavni vzrok visokih vibracij.
• Modalna analiza: Z meritvami FRF na številnih različnih točkah konstrukcije je mogoče izdelati popoln računalniški model njenih vibracijskih načinov (njenih »delovnih oblik deformacije« pri resonanci). Ta model se lahko uporabi za načrtovanje učinkovitih strukturnih modifikacij.
• Strukturna modifikacija (analiza »Kaj če«): Ko je resonanca potrjena, se lahko modalni model uporabi za simulacijo učinka morebitnih popravkov (kot je dodajanje ojačitve ali mase), preden se izvedejo kakršne koli fizične spremembe, s čimer se zagotovi učinkovitost predlagane rešitve.

← Nazaj na glavno kazalo