从事固有频率测量仪服务至上,固有频率测量仪器

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制动盘固有频率测量
为了快速准确的完成对制动盘固有频率的检测,开发了一套在线检测系统。该系统由传感器、数据采集硬件、数据采集及分析软件模块、在线检测软件模块及控制电路构成。一种制动盘固有频率在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)使用力锤敲击制动盘；
2)通过PULSE采集制动盘的力锤激励力信号和粘贴在制动盘上传感器的振动加速度响应信号，根据采集得到的信号得到各响应点和激励点之间的频率响应函数；
3)对频响函数进行截断奇异值分解降噪：
3-1)将测得的频响函数转化为时域的单位脉冲响应函数，之后再将降噪后的时域信号转化至频域利用LSCF法进行参数识别；
3-2)将转化后的单位脉冲响应函数看作一个含有噪声干扰的原始信号h(tk)(k＝1,2,…,Nf)；其中：tk为第k个时间点，Nf为频响函数的线数。

很多时候，人们只关心固有频率是多少，而不关心阻尼与振型这两个参数。这时因为当结构受到外界的激励时，人们关心外界的激励频率离结构固有频率有多远，会不会引起结构共振问题。将某个输入-输出位置的频响函数用模态参数表示为在这个方程中包括极点和振型的信息，极点由固有频率和阻尼组成。对于不同的位置，模态振型值是不一样的，但是极点却不随位置的变化而变化。这表明系统极点是全局特性，它们立于特定的输入-输出位置。也就是说从一个输入-输出位置就能测量到系统的所有极点信息。因此，固有频率测量时，理论上讲，只需要一个测量位置即可测量出所有模态对应的固有频率。

虽然理论上讲在一个位置安装一个传感器就能测量出结构所有阶固有频率，但是却有一些现实方面的影响，主要体现在以下几个方面：


1）与测量位置有关。我们知道在布置模态参考点时，要求避开关心的所有模态的节点位置。同样的道理，固有频率作为三个模态参数之一，同样要遵循这样的要求。


2）与激励位置有关。如果采用测量FRF的方法进行测量，那么，要求激励位置也应该避开关心的所有模态的节点位置。这是因为如果激励位置是某阶模态的节点位置，那么将激励不起来这阶模态，因而这阶模态将不参与结构的响应，导致这阶模态在FRF曲线中不可见。也就是说，对于固有频率测量而言，要求激励与响应位置同时避开模态节点位置。


3）与结构特点有关。如果结构是一个强方向性模态结构，那么，如果只在一个方向布置一个单向传感器，那么必将丢失其他方向的固有频率。因此，对于具有强方向性模态的结构而言，应该在不同的方向布置测点。


当仅在结构一个位置布置传感器进行测量时，由于各阶模态的节点位置都是不相同的，因而，固有频率测量会遭遇与模态参考点相同的风险：一个测量位置会导致一阶或几阶固有频率不可见，因为一个测量位置不是这阶模态的节点，就可能是那阶模态的节点的可能性非常大。因此，强烈建议布置多个测量位置，原理与布置多参考点相同。

我们在对结构系统进行固有频率测试时，测量方法可以分为以下几类：


1、测量FRF：如采用传统的FRF测量方法，锤击法与激振器法。由于固有频率是模态参数之一，所以，采用测量FRF方法测量固有频率同样要求遵循模态测试的那些要求。如激励响应位置要求、激励力的大小等，但此时要求激励与响应同时避开模态节点位置。


2、振动台测试：可以将待测结构在振动台上进行随机激励或扫频激励，然后分析响应信号获得结构的固有频率。


3、仅测量响应：当结构处于工作状态时，可以仅测量结构的响应，然后对响应进行频谱分析。但这时频谱图中的峰值可能有的是结构的固有频率，也可能有的是强迫响应频率，还有可能是转频及其谐频。另外，当采用这种方法时，工作载荷可能不能将所有关心的固有频率都激励起来，可能仅激励起一些固有频率，甚至连基频也激励不起来的情况也存在。


4、变转速激励：对于旋转机械而言，可以采用变转速方法，如升降速测量，然后对响应信号进行瀑布图分析，在瀑布图中垂直与频率轴的峰值区域即是结构的一阶固有频率。


5、非接触式测量：当结构是一个轻质结构时，哪怕是在结构上布置一个轻质的传感器也会导致固有频率移动明显，这时宜用非接触式的传感器进行测量，如电涡流位移传感器，声压传感器等。我曾经采用声压传感器测量过PCB板、轴瓦等轻质结构的固有频率。


6、其他方法：如果能按测量FRF的方法来测量是好的，但很多时候，我们都没有激励设备可用，那么这个时候，我们可以采用特殊的激励方法，仅测量结构的响应，对响应进行频谱分析获得结构的固有频率。这些特殊的激励方法包括：手拨方法（针对小型轻质结构）、阶跃方法（使结构存在一个初位移，然后突然释放）、生活中的各式锤子激励等。


我们经常需要对结构进行固有频率测量，那到底是测量哪一阶固有频率呢？一般情况下，没有特别说明时，通常指测量结构的第1阶固有频率，也就是基频。但大多数情况下，我们可以得到结构很多阶固有频率，这个时候应该将固有频率按频率值从小到大的顺序依次列出测量到的所有阶固有频率。我个人认为，对于绝大多数情况，前几阶（小于等于10阶）固有频率就可满足测试要求。


对于FRF曲线，从曲线图中各峰值所对应的频率即为各阶固有频率。但对于频谱图而言，可能会存在噪声干扰，这时，如果发现频谱图中有线状谱，那么这种情况下，可以认为该线状谱所对应的频率不是结构的固有频率，这是因为线状谱的阻尼为0，这是不可能的，结构总是存在或大或小的阻尼，不可能阻尼为0，因此，这时，这些线状谱可以认为是干扰或其他类型信号的频率。

影响因素
从上面的公式我们可以看出，结构的固有频率只受刚度分布和质量分布的影响，而阻尼对固有频率的影响非常有限。而在百度百科中说固有频率受形状、材质的影响，我个人觉得是不准确的。材质不同，其材料属性（密度、杨氏模量和泊松比等）不同，影响的终参数还是质量和刚度,而形状不同,影响也是这两个参数。
因此，影响固有频率的只有质量和刚度，而其他任何因素，终影响的也是这两个因数。如结构的边界条件不同，固有频率必然不同，这是因为边界条件会影响到结构的刚度分布。
质量增大，结构的固有频率必然降低；刚度增大，结构的固有频率必然增大。但是刚度继续增大，固有频率不会无限增大，只会增大一定距离。刚度增加越快，频率移动越慢。这是因为，结构的共振峰对应的是固有频率，刚度增大后，结构的固有频率会向上移动靠近反共振峰，在《什么是动刚度？》是不是说明过，反共振峰对应的刚度是无限大的。因此，刚度无限增大，结构的固有频率向上移动不超过反共振峰对应的频率，所以刚度增大只能使固有频率增大一定距离

固有频率计算公式
固有频率计算公式： Q=wL\R=2π fL\R（因为 w=2π f）=1/wCR=1/2π fCR 固有频率也称为自然频率，物体做自由振动时，其位移随时间按正弦或余弦规律变化，振动的频率与初始条件无关； 而仅与系统的固有特性有关（如质量、形状、材质等），称为固有频率，其对应周期称为固有周期。

叶片的固有频率测定中锤击测定和扫频测定得到的结果有什么差别
在工程设计中，有时只需知道低阶（如一、二阶）固有频率、振型以及阻尼系数，可用简易方法测定这些参量： ①固有频率测定 用敲击或突然卸载使系统产生自由振动，记录其衰减波形并与仪器中的时标信号比较，或将信号发生器产生的固定频率正弦波和衰减波形输入射线示波器，由示波器显示的利萨如图形求得一、二阶固有频率。
如果有激振器或振动台，则可对系统进行步进频率激振或低速扫频激振以寻找共振频率，在小阻尼时共振频率近似等于固有频率。 ②振型测定 手持木质或铝质探针接触被测系统各点，由撞击声音（或凭手感）测定所有不振动点的位置，即节线位置。
对水平放置的平板型系统，可在平板上撒上砂粒，振动时砂粒将聚集到节线上，由节线分布情况即可大致判断振型。 ③阻尼测定 可采用衰减振动法、共振法和相位法。
衰减振动法是用记录仪记录自由振动的衰减波形，由相邻同向的两次或数次的振幅的衰减率算出阻尼值；共振法是由共振时振幅和共振区频率带宽算出阻尼值；相位法是由共振区相位随频率变化关系算出阻尼值。

DFT5004技术指标及特点
3.1 技术指标
1、AD分辩率: 16bit
2、精度: 优于0.5％(满量程)
3、输入：4丶8丶16通道电压或IEPE型传感器（4mA/+24VDC）
4、通道采样频率:100KSPS/CH
5、电压输入范围: ±10VP
6、程控增益：1、10、100倍
7、频率范围：电压输入：DC-30KHz
IEPE输入：0.3Hz-30KHz
8、供电：DC10∽30V
9、输入接头：BNC插座；
10、外型尺寸： 125mm（W）×50mm（H）×178mm (D)；
11、重量：约500G；
12、应用软件：DFT6000；

DFT6000 信号分析系统同时支持信号采集及后处理分析两种工作状态,该系统具有以下特点：
1. 整个系统全部采用C++语言开发，面向对象编程，全插件架构，系统稳定可靠且扩展性。
2. 系统同时支持在线模式及后处理模式，两种模式任意切换，同时支持工作区及项目文档管理功能，管理数据非常方便。
3. 支持虚拟TEDS传感器，采用数据库对传感器进行统一管理，使用更加方便。
4. 同时支持多种语言，系统默认支持中文及英语，语言文件采用文本格式，用户可以根据自己的实际需要自己翻译使其很好的支持其他语言，不同的语言可以实时进行切换。
5. 可以配接我公司生产的各种信号分析仪器，分析仪的类型可以根据用户实际使用的产品自己。
6. 具有丰富的多种参数设置功能：
 可以任意设置采样的起止通道；
 任意各采样通道是否存盘；
 可以调节显示波形时图形的刷新速度；
7. 支持多种文件存储格式。存盘文件格式可以为联能公司的二进制格式，也可以存为UFF58、UFF58b，MatLab5.0格式,方便用户使用其他软件分析数据。
8. 多种采样方式：
 示波方式；
 手动触发；
 信号触发；
 连续记录。
9. 具有丰富的时域、频域分析处理功能，系统支持显示：
 应变花计算
 单踪示波视图；
 多踪时域示波；
 李沙育图（即X-Y图，X轴，Y轴可以任意通道）；
 傅里叶分析；
 自谱、功率谱、功率谱密度分析；
 传递函数分析;
 旋转机械转速分析;
 统计信息(可以显示任意几个通道的大值，小值，峰峰值、有效值、方差、标准差、波峰因素、波形因素、脉冲因素、裕度因素)。
10. 充分利用计算机海量存储硬盘，长时间、实时、无间断记录多通道信号。