隨機(jī)振動試驗(yàn)的參數(shù)及設(shè)置

概述

 近年來，隨機(jī)振動試驗(yàn)在我院所有振動試驗(yàn)中的比例越來越高，原因有三： 1、科學(xué)進(jìn)步，此類設(shè)備的軟件大量普及，一般只需在原來的電磁振動臺加上一套控制軟件及配套設(shè)備就可實(shí)行。

2、企業(yè)隨著國際標(biāo)準(zhǔn)的大量采用，許多振動試驗(yàn)都采用隨機(jī)振動。

3、隨機(jī)振動相對傳統(tǒng)的正弦振動有著無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它能模擬各種實(shí)際運(yùn)輸條件下可能遇到的振動情況，如模擬公路運(yùn)輸，模擬鐵路運(yùn)輸，模擬海運(yùn)運(yùn)輸?shù)鹊?。本文主要介紹對于試驗(yàn)人員來說必須了解的隨機(jī)振動參數(shù)及設(shè)置要求。

二.隨機(jī)振動

隨機(jī)振動試驗(yàn)必須了解的參數(shù)及設(shè)置

數(shù)據(jù)上圖是某一隨機(jī)振動試驗(yàn)后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對于試驗(yàn)人員來說，必須了解其中的一些參數(shù)含義。曲線中，橫坐標(biāo)是頻率，縱坐標(biāo)是PSD，一般簡稱為頻譜曲線。

PSD：Power spectrum density 功率譜密度

PSD單位有二種：g2 /Hz，(m2 /Hz)2 /Hz，二者之間換算：1 g 2 /Hz=96(m2 /Hz)2 /Hz

PSD是隨機(jī)振動中的重要參數(shù)，可理解為每頻率單位中所含振動能量的大小，其值越大，相對應(yīng)的頻率段振幅值會變大，在試驗(yàn)中提高最低頻率的 PSD值可明顯感覺到振幅增大。

頻譜曲線的特點(diǎn)：1、它是對數(shù)坐標(biāo)，主要是為了表述畫線方便。2、它有一條平線或多條平線及斜線組成，平線和斜線之間首尾相連組成。3、試驗(yàn)條件中， PSD值不變的是平線，用+ dB/oct 表示向上的斜線，用- dB/oct 表示向下的斜線。如-3 dB/oct 表示每增加一倍頻率，PSD值下降一半。

頻譜曲線中，中間一條是設(shè)定曲線，上面二條和下面二條是設(shè)備的保護(hù)及中斷線，附加在中間設(shè)定值上的變化曲線是振動臺實(shí)際控制曲線。

三.頻率的選擇

頻率是隨機(jī)振動的另一個重要參數(shù)，其單位是Hz，頻率的選擇一般與實(shí)踐使用范圍有關(guān)。例如：海運(yùn)試驗(yàn)條件頻率較低，一般從1~100Hz，而且低頻 PSD值較大，隨機(jī)振動的感覺像乘海輪，振幅大，頻率低。鐵路運(yùn)輸試驗(yàn)條件，頻率是5~150Hz，也是低頻的 PSD值大，隨機(jī)振動給人的感覺如同乘座火車旅行，有趣的事，有時感到聲音也非常相似。高頻隨機(jī)振動，一般高頻至2000Hz 時，振動時噪聲非常刺耳，感覺與飛機(jī)剛起飛或到達(dá)目的地下降時相似，高頻振動一般應(yīng)用于飛機(jī)運(yùn)輸或者其它有高頻場合的地方。

對于頻率，試驗(yàn)人員必須注意最高頻率和最低頻率值。高頻時，有些試驗(yàn)附加臺面有可能不符合要求，不能使用;最低頻率時，要了解其振幅是否要超過振動臺的最大允許值，不注意的話有可能損傷臺面，使振動試驗(yàn)無法進(jìn)行下去。

四.試驗(yàn)時間

試驗(yàn)時間在隨機(jī)振動試驗(yàn)數(shù)據(jù)中位于圖中右上方。

試驗(yàn)時間有二項(xiàng)：Total和Auto。Auto 是試驗(yàn)要做的時間，Total 是設(shè)備運(yùn)行的時間，Total比Auto多的原因是：隨機(jī)振動試驗(yàn)時計(jì)算機(jī)要進(jìn)行預(yù)處理，才能產(chǎn)生符合試驗(yàn)要求的頻譜曲線，預(yù)處理的時間一般為2~4 分鐘，而在正弦振動中是不需要的。

 試驗(yàn)時間的選擇，在GJB150.16標(biāo)準(zhǔn)中，它給出了1小時的隨機(jī)振動相當(dāng)于運(yùn)輸多少公里的值，這給試驗(yàn)人員進(jìn)行試驗(yàn)時間的選擇提供了方便。

隨機(jī)振動與正弦振動有許多不同之處，如正弦振動中一般三個方向的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)時間都是相同的，而在隨機(jī)振動中，三個試驗(yàn)方向的條件和試驗(yàn)時間都可能會不同，一般來說，垂直方向的條件最大，試驗(yàn)時間也最長。

PSD、頻度和試驗(yàn)時間組成隨機(jī)振動三要素，有了這三個條件就可以進(jìn)行隨機(jī)振動試驗(yàn)。

五.均方根加速度

Grms試驗(yàn)人員必須了解均方根加速度Grms。

均方根加速度 Grms：它是通過計(jì)算頻譜曲線下面的面積后再開根號求出。如PSD是一平線，則其計(jì)算公式為：Grms= ，其中W是PSD值，f 是頻率值，其值等于最高頻率-最低頻率。一般試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中會給出相關(guān)值，給試驗(yàn)人員參考。

Grms值與正弦振動的g值有類似的作用，它與設(shè)備的最大推力有關(guān)，是選擇設(shè)備的重要參數(shù)。

六.設(shè)備的選用

了解頻譜曲線的特點(diǎn)與Grms值后，就可以針對樣品選用試驗(yàn)設(shè)備。目前我院有振動試驗(yàn)設(shè)備4套，除了機(jī)械振動無法進(jìn)行隨機(jī)振動外，其它三臺都可以進(jìn)行隨機(jī)振動試驗(yàn)，試驗(yàn)人員必須了解它們的性能，才能根據(jù)試驗(yàn)條件及樣品作出選擇。下面是我院振動3臺試驗(yàn)設(shè)備的具體性能：

隨機(jī)振動試驗(yàn)必須了解的參數(shù)及設(shè)置

一般原則是可以：小試驗(yàn)樣品盡量安排在小振動臺上做，大樣品及大試驗(yàn)條件安排在大的振動臺進(jìn)行試驗(yàn)。

七.試驗(yàn)人員必須了解的其它設(shè)置

參數(shù)隨機(jī)振動試驗(yàn)設(shè)置中，試驗(yàn)人員還必須了解傳感器的靈敏度，Drv Lim，Lines 等值。試驗(yàn)中每一個傳感器的靈敏度都不同，必須注意不能搞錯。Drv Lim 是隨機(jī)振動時對振幅的限制，一般選取 3σ。Lines是頻譜線，它對隨機(jī)振動的模擬的精確度相關(guān)，一般越大，精度越高。正常情況下可取最高頻度值即可。

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