Розуміння функції частотної характеристики (FRF)

1. Визначення: Що таке функція частотної характеристики?

У "The Функція частотної характеристики (FRF) – це міра, яка описує, як структура, компонент або система реагує на прикладену силу збудження, як функцію частоти. Простіше кажучи, FRF показує, наскільки система вібруватиме на кожній частоті, коли ви «вдарите» по ній відомою силою.

ФРФ є фундаментальною концепцією в структурній динаміці, модальний аналіз, та виявлення резонансу. Це, по суті, передавальна функція, яка пов'язує виміряну вихідну характеристику (зазвичай прискорення) до виміряної вхідної сили.

FRF = Вихідна характеристика / Вхідна сила

Як вихідний, так і вхідний сигнал є функціями частоти, а сама частотна частота (ЧЧВ) є складною функцією, тобто вона містить як амплітуду, так і фаза інформація.

2. Як вимірюється FRF?

FRF зазвичай вимірюється за допомогою методу, який називається «випробуванням на удар» або тест на ударну чутливість:

1. Ан акселерометр монтується на конструкції в точці, де потрібно виміряти реакцію.
2. Конструкцію вдаряють у певній точці спеціальним інструментальний молотокЦей молоток має вбудований у його наконечник датчик сили (тензодатчик), який вимірює вхідну силу удару.
3. Багатоканальний аналізатор вібрації одночасно записує як вхідний сигнал від молотка, так і вихідний сигнал від акселерометра.
4. Потім аналізатор виконує Швидке перетворення Фур'є для обох сигналів та обчислює відношення вихідного сигналу до вхідного на кожній частотній лінії. Результатом є частотна частотна частота (ЧЧП).

Цей процес повторюється з кількома ударами, які усереднюються разом для отримання чистого та надійного вимірювання FRF.

3. Інтерпретація графіка FRF

FRF зазвичай відображається у вигляді двох графіків:

• Графік величини: Це показує залежність амплітуди частоти частоти (ЧЧВ) від частоти. Графік матиме чіткі піки, а частота кожного піку відповідає власна частота (або резонансна частота) структури. Висота піку є показником величини посилення та рівня демпфування при тому резонансі.
• Фазовий графік: Це показує фазовий зсув між відгуком та вхідною силою в залежності від частоти. Коли частота проходить через резонанс, фазовий графік покаже характерний зсув на 180 градусів. Цей фазовий зсув є остаточним підтвердженням власної частоти.

4. Застосування у вібраційній діагностиці

ФРФ є незамінним інструментом для діагностики та вирішення проблем резонанс проблеми з машинами та конструкціями:

• Визначення власних частот: Основне використання полягає в точному визначенні власних частот машини, її основи, підключених трубопроводів або навколишньої опорної конструкції.
• Підтвердження резонансу: Якщо машина демонструє високу вібрацію на певній частоті під час роботи, вимірювання FRF може підтвердити, чи збігається ця робоча частота з власною частотою конструкції. Якщо пік у робочому спектрі збігається з піком у FRF, то резонанс підтверджується як перша причина високої вібрації.
• Модальний аналіз: Вимірюючи FRF у багатьох різних точках конструкції, можна побудувати повну комп'ютерну модель її коливальних режимів (її «робочих форм прогину» при резонансі). Цю модель можна використовувати для проектування ефективних структурних модифікацій.
• Структурна модифікація (аналіз «Що, якби»): Після підтвердження резонансу модальну модель можна використовувати для моделювання впливу потенційних виправлень (таких як додавання ребра жорсткості або маси) перед внесенням будь-яких фізичних змін, що гарантує ефективність запропонованого рішення.

← Назад до головного індексу