DFT 固有頻率測(cè)量使用方法

固有頻率測(cè)量使用方法有二種方法:固有頻率測(cè)量系統(tǒng)（掃頻式）是由掃頻激振器、功率放大器、掃頻信號(hào)源、振動(dòng)頻率測(cè)量分析儀、振動(dòng)傳感器、等部件組成，另一種方法是錘擊法，用沖擊力激振，通過輸入的力信號(hào)和輸出的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行傳函分析，得到各階固有頻率，此方法準(zhǔn)確和方便。

江蘇省寶應(yīng)縣寶飛振動(dòng)儀器廠是原寶應(yīng)縣振動(dòng)儀器廠重組而來，是生產(chǎn)振動(dòng)測(cè)試、故障診斷儀器的專業(yè)廠家。我廠自建廠以來，堅(jiān)持“廠校掛鉤、廠辦科研、開發(fā)新品、提高效益”的辦廠方針，與中國科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、東南大學(xué)、南京航空學(xué)院等數(shù)十家大專院校和科研單位建立長(zhǎng)期密切的技術(shù)合作關(guān)系，依靠科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化的管理，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。 我廠主要生產(chǎn)激振設(shè)備、測(cè)振傳感器、數(shù)據(jù)采集器、機(jī)器故障分析儀、微機(jī)化現(xiàn)平衡儀、多功能監(jiān)控測(cè)量?jī)x等60多個(gè)規(guī)格品種的產(chǎn)品。近年來，先后推出了一批具有高科技水平的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)產(chǎn)品，受到了振動(dòng)界專家的好評(píng)和廣大用戶的青睞。企業(yè)在國內(nèi)振動(dòng)界和故障診斷領(lǐng)域的新技術(shù)推廣應(yīng)用方面享有較高的知名度。 寶應(yīng)振動(dòng)儀器廠，1987年被評(píng)為“江蘇省先進(jìn)企業(yè)”，1988年被國務(wù)院命名為“國家二級(jí)企業(yè)”，曾被評(píng)為“揚(yáng)州市科技進(jìn)步先進(jìn)企業(yè)”，榮獲過“揚(yáng)州市質(zhì)量管理獎(jiǎng)”，連續(xù)四年被評(píng)為“揚(yáng)州市重合同、守信用企業(yè)”。 我廠堅(jiān)持以科技為第一生產(chǎn)力，堅(jiān)持質(zhì)量可靠、用戶滿意為宗旨，歡迎用戶光臨。

固有頻率測(cè)量使用方法有二種方法:固有頻率測(cè)量系統(tǒng)（掃頻式）是由掃頻激振器、功率放大器、掃頻信號(hào)源、振動(dòng)頻率測(cè)量分析儀、振動(dòng)傳感器、等部件組成，另一種方法是錘擊法，用沖擊力激振，通過輸入的力信號(hào)和輸出的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行傳函分析，得到各階固有頻率，此方法準(zhǔn)確和方便。
固有頻率測(cè)量使用方法;很多時(shí)候，人們只關(guān)心固有頻率是多少，而不關(guān)心阻尼與振型這兩個(gè)參數(shù)。這時(shí)因?yàn)楫?dāng)結(jié)構(gòu)受到外界的激勵(lì)時(shí)，人們關(guān)心外界的激勵(lì)頻率離結(jié)構(gòu)固有頻率有多遠(yuǎn)，會(huì)不會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振問題。將某個(gè)輸入-輸出位置的頻響函數(shù)用模態(tài)參數(shù)表示為在這個(gè)方程中包括點(diǎn)和振型的信息，點(diǎn)由固有頻率和阻尼組成。對(duì)于不同的位置，模態(tài)振型值是不一樣的，但是點(diǎn)卻不隨位置的變化而變化。這表明系統(tǒng)點(diǎn)是全局特性，它們于特定的輸入-輸出位置。也就是說從一個(gè)輸入-輸出位置就能測(cè)量到系統(tǒng)的所有點(diǎn)信息。因此，固有頻率測(cè)量時(shí)，理論上講，只需要一個(gè)測(cè)量位置即可測(cè)量出所有模態(tài)對(duì)應(yīng)的固有頻率。


雖然理論上講在一個(gè)位置安裝一個(gè)傳感器就能測(cè)量出結(jié)構(gòu)所有階固有頻率，但是卻有一些現(xiàn)實(shí)方面的影響，固有頻率測(cè)量使用方法主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：


1）與測(cè)量位置有關(guān)。我們知道在布置模態(tài)參考點(diǎn)時(shí)，要求避開關(guān)心的所有模態(tài)的節(jié)點(diǎn)位置。同樣的道理，固有頻率作為三個(gè)模態(tài)參數(shù)之一，同樣要遵循這樣的要求。


2）與激勵(lì)位置有關(guān)。如果采用測(cè)量FRF的方法進(jìn)行測(cè)量，那么，要求激勵(lì)位置也應(yīng)該避開關(guān)心的所有模態(tài)的節(jié)點(diǎn)位置。這是因?yàn)槿绻?lì)位置是某階模態(tài)的節(jié)點(diǎn)位置，那么將激勵(lì)不起來這階模態(tài)，因而這階模態(tài)將不參與結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，導(dǎo)致這階模態(tài)在FRF曲線中不可見。也就是說，對(duì)于固有頻率測(cè)量而言，要求激勵(lì)與響應(yīng)位置同時(shí)避開模態(tài)節(jié)點(diǎn)位置。


3）與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。如果結(jié)構(gòu)是一個(gè)強(qiáng)方向性模態(tài)結(jié)構(gòu)，那么，如果只在一個(gè)方向布置一個(gè)單向傳感器，那么必將丟失其他方向的固有頻率。因此，對(duì)于具有強(qiáng)方向性模態(tài)的結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)該在不同的方向布置測(cè)點(diǎn)。


當(dāng)僅在結(jié)構(gòu)一個(gè)位置布置傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于各階模態(tài)的節(jié)點(diǎn)位置都是不相同的，因而，固有頻率測(cè)量會(huì)遭遇與模態(tài)參考點(diǎn)相同的風(fēng)險(xiǎn)：一個(gè)測(cè)量位置會(huì)導(dǎo)致一階或幾階固有頻率不可見，因?yàn)橐粋€(gè)測(cè)量位置不是這階模態(tài)的節(jié)點(diǎn)，就可能是那階模態(tài)的節(jié)點(diǎn)的可能性非常大。因此，強(qiáng)烈建議布置多個(gè)測(cè)量位置，原理與布置多參考點(diǎn)相同。


我們?cè)趯?duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行固有頻率測(cè)試時(shí)，測(cè)量方法可以分為以下幾類：


1、測(cè)量FRF：如采用傳統(tǒng)的FRF測(cè)量方法，錘擊法與激振器法。由于固有頻率是模態(tài)參數(shù)之一，所以，采用測(cè)量FRF方法測(cè)量固有頻率同樣要求遵循模態(tài)測(cè)試的那些要求。如激勵(lì)響應(yīng)位置要求、激勵(lì)力的大小等，但此時(shí)要求激勵(lì)與響應(yīng)同時(shí)避開模態(tài)節(jié)點(diǎn)位置。


2、振動(dòng)臺(tái)測(cè)試：可以將待測(cè)結(jié)構(gòu)在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行隨機(jī)激勵(lì)或掃頻激勵(lì)，然后分析響應(yīng)信號(hào)獲得結(jié)構(gòu)的固有頻率。


3、僅測(cè)量響應(yīng)：當(dāng)結(jié)構(gòu)處于工作狀態(tài)時(shí)，可以僅測(cè)量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，然后對(duì)響應(yīng)進(jìn)行頻譜分析。但這時(shí)頻譜圖中的峰值可能有的是結(jié)構(gòu)的固有頻率，也可能有的是強(qiáng)迫響應(yīng)頻率，還有可能是轉(zhuǎn)頻及其諧頻。另外，當(dāng)采用這種方法時(shí)，工作載荷可能不能將所有關(guān)心的固有頻率都激勵(lì)起來，可能僅激勵(lì)起一些固有頻率，甚至連基頻也激勵(lì)不起來的情況也存在。


4、變轉(zhuǎn)速激勵(lì)：對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言，可以采用變轉(zhuǎn)速方法，如升降速測(cè)量，然后對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行瀑布圖分析，在瀑布圖中垂直與頻率軸的峰值區(qū)域即是結(jié)構(gòu)的一階固有頻率。


5、非接觸式測(cè)量：當(dāng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，哪怕是在結(jié)構(gòu)上布置一個(gè)輕質(zhì)的傳感器也會(huì)導(dǎo)致固有頻率移動(dòng)明顯，這時(shí)宜用非接觸式的傳感器進(jìn)行測(cè)量，如電渦流位移傳感器，聲壓傳感器等。我曾經(jīng)采用聲壓傳感器測(cè)量過PCB板、軸瓦等輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的固有頻率。


6、其他方法：如果能按測(cè)量FRF的方法來測(cè)量是好的，但很多時(shí)候，我們都沒有激勵(lì)設(shè)備可用，那么這個(gè)時(shí)候，我們可以采用特殊的激勵(lì)方法，僅測(cè)量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，對(duì)響應(yīng)進(jìn)行頻譜分析獲得結(jié)構(gòu)的固有頻率。這些特殊的激勵(lì)方法包括：手撥方法（針對(duì)小型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)）、階躍方法（使結(jié)構(gòu)存在一個(gè)初位移，然后突然釋放）、生活中的各式錘子激勵(lì)等。


我們經(jīng)常需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固有頻率測(cè)量，那到底是測(cè)量哪一階固有頻率呢？一般情況下，沒有特別說明時(shí)，通常指測(cè)量結(jié)構(gòu)的第1階固有頻率，也就是基頻。但大多數(shù)情況下，我們可以得到結(jié)構(gòu)很多階固有頻率，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該將固有頻率按頻率值從小到大的順序依次列出測(cè)量到的所有階固有頻率。我個(gè)人認(rèn)為，對(duì)于大多數(shù)情況，前幾階（小于等于10階）固有頻率就可滿足測(cè)試要求。


對(duì)于FRF曲線，從曲線圖中各峰值所對(duì)應(yīng)的頻率即為各階固有頻率。但對(duì)于頻譜圖而言，可能會(huì)存在噪聲干擾，這時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)頻譜圖中有線狀譜，那么這種情況下，可以認(rèn)為該線狀譜所對(duì)應(yīng)的頻率不是結(jié)構(gòu)的固有頻率，這是因?yàn)榫€狀譜的阻尼為0，這是不可能的，結(jié)構(gòu)總是存在或大或小的阻尼，不可能阻尼為0，因此，這時(shí)，這些線狀譜可以認(rèn)為是干擾或其他類型信號(hào)的頻率。



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