Förstå bumptestning
Definition: Vad är ett bumptest?
Bumptest (även kallat slagprov eller hammarprov) är en enkel experimentell teknik för att identifiera naturliga frekvenser och dämpning egenskaper hos strukturer eller maskiner genom att slå på dem med en hammare (med eller utan instrument) och mäta den resulterande fri vibration svar med accelerometrar. Stöten exciterar alla strukturella lägen samtidigt, och FFT-analys av svaret avslöjar naturliga frekvenser som toppar i frekvensspektrum.
Bumptestning är den mest praktiska metoden för fälttestning modal testning eftersom den bara kräver en hammare och vibrationsanalysator – inga dyra skakapparater eller komplex installation. Den används flitigt för felsökning resonans problem, verifiering strukturella resonanser, och bekräftar att driftsfrekvenserna har tillräcklig separation från naturliga frekvenser.
Utrustning som krävs
Slaghammare
Instrumenterad hammare (föredragen)
- Kraftgivare i hammarhuvud mäter slagkraft
- Aktiverar överföringsfunktion beräkning (respons/kraft)
- Kvantitativa resultat
- Kostnad: $500-3000
Icke-instrumenterad (enkel)
- Vanlig hammare, gummiklubba eller till och med slag med handen
- Endast respons mätt (inte kraft)
- Kvalitativ frekvensidentifiering
- Lämplig för många fältapplikationer
- Gratis eller billigt
Responsmätning
- Accelerometer vid responspunkten
- Ansluten till vibrationsanalysator eller datainsamling
- FFT-analyskapacitet krävs
Analys
- FFT för svarssignal
- Toppar = naturliga frekvenser
- Toppbredd = dämpningsindikator
Testprocedur
Grundläggande bumptest
- Anslut accelerometer: Vid responsmätningspunkten
- Konfigurera analysatorn: FFT-läge, lämpligt frekvensområde
- Strejkstruktur: Fast slag med hammare
- Inspelningssvar: Spela in vibrationsavstängning
- Upprepa: Flera effekter för medelvärde (typiskt 3–10)
- Analysera: FFT visar naturliga frekvenstoppar
Avancerad testning
- Flera svarspunkter för bestämning av modform
- Instrumenterad hammare för kvantitativa överföringsfunktioner
- Koherens analys för att validera datakvaliteten
- Beräkning av frekvensresponsfunktion (FRF)
Applikationer
Resonansidentifiering
Vanligaste tillämpning:
- Bestäm strukturella naturliga frekvenser
- Jämför med driftsfrekvenser (1×, 2×, bladpassage etc.)
- Identifiera om resonans orsakar hög vibration
- Strategier för modifiering av guider
Strukturell diagnos
- Identifiera svaga eller flexibla komponenter
- Lokalisera lösa eller spruckna strukturer
- Bedöm fundamentets eller monteringens styvhet
- Före/efter jämförelse för modifieringsvalidering
Modal testning
- Bestäm egenfrekvenser, modformer, dämpning
- Validera finita elementmodeller
- Optimera strukturdesignen
Tolkning
Identifiera naturliga frekvenser
- Toppar i stötresponsspektrum = naturliga frekvenser
- Skarpa toppar = låg dämpning (potentiellt resonansproblem)
- Breda toppar = hög dämpning (resonans mindre kritisk)
- Flera toppar = flera lägen
Bedömning av resonansrisk
- Om egenfrekvensen matchar driftsfrekvensen (±20%) → resonansrisk
- Om väl separerad (> 30% skillnad) → säker
- Topphöjd indikerar amplifieringspotential
Dämpningsuppskattning
- Mät toppbredden vid halva maximala höjden
- Beräkna dämpningsförhållandet från bandbredd
- Eller från avklingningshastighet i tidsdomänen
Fördelar
Enkelhet
- Minimal utrustning krävs
- Snabb installation (minuter)
- Ingen ström behövs för excitation
- Uppträd var som helst, när som helst
Bredbandsexcitation
- Stöten exciterar brett frekvensområde samtidigt
- Alla lägen identifierade i ett enda test
- Snabbare än svepta sinusmetoder
Praktisk användning i fält
- Ingen stor utrustning att transportera
- Arbetar på installerade maskiner
- Snabb nog för rutinmässig felsökning
Begränsningar
Repeterbarhet
- Slagkraften varierar mellan träffar
- Att medelvärdesberäkna flera effekter hjälper
- Instrumenterad hammare ger jämn kraft
Kraftspektrum
- Slagspektrumet beror på hammarens massa och spetshårdhet
- Mjuk spets: mer lågfrekvent innehåll
- Hårt tips: mer högfrekvent innehåll
- Kan inte excitera alla frekvenser lika
Låga kraftnivåer
- Kan inte testa under höga belastningsförhållanden
- Icke-linjäriteter kanske inte exciteras
- Ej lämplig för högnivåresponstestning
Bumptestning är en enkel men kraftfull teknik för att identifiera strukturella naturliga frekvenser och resonanser med endast en hammare och vibrationsanalysator. Dess praktiska användning för fälttillämpningar gör det till ett viktigt felsökningsverktyg för att diagnostisera resonansproblem, validera strukturella modifieringar och utföra snabba modala undersökningar utan specialiserad testutrustning.