理解频率响应函数（FRF）

1.定义：什么是频率响应函数？

"(《世界人权宣言》) 频率响应函数（FRF） 频响函数 (FRF) 是一种描述结构、组件或系统如何响应施加的激励力的指标，该指标与频率呈函数关系。简而言之，频响函数 (FRF) 表示当用已知力“撞击”系统时，系统在每个频率下的振动程度。

FRF 是结构动力学中的一个基本概念， 模态分析以及共振检测。它本质上是一个传递函数，它与测量的输出响应（通常 加速度）测量输入力。

FRF = 输出响应/输入力

输出和输入都是频率的函数，FRF 本身是一个复函数，这意味着它既包含振幅，又包含 阶段 信息。

2. 如何测量 FRF？

FRF 通常使用称为“冲击测试”的技术来测量，或者 碰撞测试:

1. 一个 加速度计 安装在结构上需要测量响应的位置。
2. 用特殊的 仪器锤。该锤子的尖端内置有力传感器（称重传感器），用于测量冲击的输入力。
3. 多渠道 振动分析仪 同时记录来自锤子的输入信号和来自加速度计的输出信号。
4. 然后分析仪执行 快速傅里叶变换 对两个信号进行采样，并计算每条频率线上的输出与输入的比值。结果即为频响函数 (FRF)。

该过程通过多次冲击重复进行，然后取平均值以产生干净可靠的 FRF 测量结果。

3. 解释 FRF 图

FRF 通常显示为两个图：

• 幅度图： 这显示了频响函数的振幅与频率的关系。图中会出现不同的峰值，每个峰值的频率对应一个 固有频率 （或共振频率） 结构。峰的高度是放大量和 减震 在那个共鸣中。
• 相位图： 这显示了响应与输入力之间的相移与频率的关系。当频率经过共振点时，相图将显示特征性的180度偏移。此相移是固有频率的明确确认。

4. 振动诊断中的应用

FRF 是诊断和解决 谐振 机械和结构问题：

• 识别固有频率： 主要用途是精确识别机器、机器底座、连接管道或周围支撑结构的固有频率。
• 确认共振： 如果机器在运行过程中在特定频率下表现出高振动，则可以通过频响函数 (FRF) 测量确认该工作频率是否与结构固有频率一致。如果运行频谱中的峰值与频响函数 (FRF) 中的峰值匹配，则可以确认共振是高振动的根本原因。
• 模态分析: 通过在结构上的多个不同点进行频响函数 (FRF) 测量，可以构建其振动模态（共振时的“工作挠度形状”）的完整计算机模型。该模型可用于设计有效的结构改进方案。
• 结构修改（“假设”分析）： 一旦确认共振，就可以使用模态模型来模拟潜在修复的效果（例如添加加强筋或质量），然后再进行任何物理改变，以确保所提出的解决方案有效。

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