ทำความเข้าใจฟังก์ชันการตอบสนองความถี่ (FRF)

1. คำจำกัดความ: ฟังก์ชันตอบสนองความถี่คืออะไร?

ที่ ฟังก์ชันตอบสนองความถี่ (FRF) เป็นหน่วยวัดที่อธิบายว่าโครงสร้าง ส่วนประกอบ หรือระบบตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่กระทำอย่างไร โดยพิจารณาจากความถี่ พูดง่ายๆ ก็คือ FRF บอกคุณว่าระบบจะสั่นสะเทือนเท่าใดในแต่ละความถี่เมื่อคุณ "กระทบ" ด้วยแรงที่ทราบ

FRF เป็นแนวคิดพื้นฐานในพลวัตเชิงโครงสร้าง การวิเคราะห์โหมดและการตรวจจับเรโซแนนซ์ โดยพื้นฐานแล้วเป็นฟังก์ชันการถ่ายโอนที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองเอาต์พุตที่วัดได้ (โดยปกติ การเร่งความเร็ว) ให้เป็นแรงอินพุตที่วัดได้

FRF = การตอบสนองเอาต์พุต / แรงอินพุต

ทั้งเอาต์พุตและอินพุตเป็นฟังก์ชันของความถี่ และ FRF เองก็เป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อน หมายความว่าประกอบด้วยทั้งแอมพลิจูดและ เฟส ข้อมูล.

2. FRF วัดได้อย่างไร?

โดยทั่วไป FRF จะถูกวัดโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า "การทดสอบแรงกระแทก" หรือ การทดสอบการกระแทก:

1. หนึ่ง เครื่องวัดความเร่ง จะถูกติดตั้งบนโครงสร้าง ณ จุดที่ต้องการวัดผลการตอบสนอง
2. โครงสร้างถูกตีที่จุดเฉพาะด้วยเทคนิคพิเศษ ค้อนที่มีเครื่องมือค้อนนี้มีเซ็นเซอร์แรง (เซลล์โหลด) ที่ติดตั้งอยู่ที่ปลาย ซึ่งจะวัดแรงอินพุตของการกระแทก
3. หลายช่องทาง เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน บันทึกสัญญาณอินพุตจากค้อนและสัญญาณเอาท์พุตจากเครื่องวัดความเร่งพร้อมกัน
4. จากนั้นเครื่องวิเคราะห์จะดำเนินการ เอฟเอฟที บนสัญญาณทั้งสอง และคำนวณอัตราส่วนของเอาต์พุตต่ออินพุตที่แต่ละเส้นความถี่ ผลลัพธ์คือ FRF

กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำอีกครั้งโดยมีการกระทบหลายครั้ง จากนั้นจึงเฉลี่ยค่าทั้งหมดเพื่อให้ได้ค่าการวัด FRF ที่สะอาดและเชื่อถือได้

3. การตีความพล็อต FRF

FRF มักจะแสดงเป็นสองกราฟ:

• กราฟขนาด: ภาพนี้แสดงแอมพลิจูดของ FRF เทียบกับความถี่ กราฟจะมีจุดสูงสุดที่แตกต่างกัน และความถี่ของแต่ละจุดสูงสุดจะสอดคล้องกับ ความถี่ธรรมชาติ (หรือความถี่เรโซแนนซ์) ของโครงสร้าง ความสูงของจุดสูงสุดเป็นตัวบ่งชี้ปริมาณการขยายและระดับของ การลดแรงสั่นสะเทือน ที่เสียงสะท้อนนั้น
• พล็อตเฟส: ภาพนี้แสดงการเลื่อนเฟสระหว่างการตอบสนองและแรงอินพุตเทียบกับความถี่ เมื่อความถี่ผ่านจุดเรโซแนนซ์ กราฟเฟสจะแสดงการเลื่อน 180 องศา ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะ การเลื่อนเฟสนี้เป็นการยืนยันความถี่ธรรมชาติอย่างชัดเจน

4. การประยุกต์ใช้ในการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน

FRF เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการวินิจฉัยและแก้ไขปัญหา เสียงก้อง ปัญหาด้านเครื่องจักรและโครงสร้าง:

• การระบุความถี่ธรรมชาติ: การใช้งานหลักคือการระบุความถี่ธรรมชาติของเครื่องจักร ฐาน ท่อที่เชื่อมต่อ หรือโครงสร้างรองรับโดยรอบอย่างแม่นยำ
• การยืนยันการสั่นพ้อง: หากเครื่องจักรมีการสั่นสะเทือนสูงที่ความถี่เฉพาะระหว่างการทำงาน การวัดค่า FRF จะสามารถยืนยันได้ว่าความถี่ในการทำงานนั้นสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติของโครงสร้างหรือไม่ หากค่าสูงสุดในสเปกตรัมการทำงานตรงกับค่าสูงสุดใน FRF ก็แสดงว่าการสั่นพ้องเป็นสาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนสูง
• การวิเคราะห์โหมด: การวัดค่า FRF ณ จุดต่างๆ บนโครงสร้าง สามารถสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์แบบสมบูรณ์ของโหมดการสั่นสะเทือน ("Operating Deflection Shapes" ขณะเรโซแนนซ์) ได้ แบบจำลองนี้สามารถนำมาใช้เพื่อออกแบบการปรับเปลี่ยนโครงสร้างอย่างมีประสิทธิภาพ
• การปรับเปลี่ยนโครงสร้าง (การวิเคราะห์ “จะเกิดอะไรขึ้นถ้า”) เมื่อได้รับการยืนยันการสั่นพ้องแล้ว สามารถใช้แบบจำลองโมดอลเพื่อจำลองผลของการแก้ไขที่อาจเกิดขึ้นได้ (เช่น การเพิ่มตัวทำให้แข็งหรือมวล) ก่อนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพใดๆ เพื่อให้แน่ใจว่าโซลูชันที่เสนอจะมีประสิทธิผล

← กลับสู่ดัชนีหลัก