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介绍两种计算通道间相对位移的方法

Author VR中国办事处

问题

我们经常被问到如何计算两个通道之间的相对位移。考虑到准确性和易用性,有两种方法可以实现这一点。

回答

这个问题,不能通过简单地用通道一减去通道二来解决。只有当两个通道的相位完全相同,才能如此计算。举个例子,假设通道1和通道2都一个振幅为1英寸的正弦振动。如果两个通道相位保持相同两个通道之间的相对位移将为零。如果它们相180度,相对位移将为2英寸。

计算方法

在正弦测试中,我们可以滤除谐波,假定为一个单一的正弦曲线,并计算其相对位移。我们还需要将相位考虑在内。通道1和通道2的信号可分别回之味两个向量,通道间的相位为θ,如下图示

通道1和通道2之间的相对位移即Δ,可以用下面方程计算出来:

要在VibrationVIEW中使用此功能,您将需要计算功能(VR9606模块)。转到“测试设置”对话框上的“计算”选项卡,单击“插入”按钮添加新行。将标签输入为“RelDisp”,然后输入以下公式。源数据选择波形

sqrt(([PARAM:ChDisplacement1]/2)^2 + ([PARAM:ChDisplacement2]/2)^2 – 2 * ([PARAM:chDisplacement1]/2) * ([PARAM:ChDisplacement2]/2) * cos(([PARAM:ChPhase1] – [PARAM:ChPhase2])*pi/180) ) 


注意公式中 [PARAM:ChDisplacement1]是需要先除以2的。因为该参数指的是位移峰峰值,而方程中需要振幅。

当测试运行时,此计算器轨迹将持续计算Ch1和Ch2之间的相对位移。结果既可以用时域表示,也可以用频域表示。单击编辑图表并选择“计算器 vs 频率”.单选按钮。然后选择“相对位移”的数学轨迹

示例的结果如下所示。在这种情况下,通道1和2之间的最大相对位移为0.008998毫米,发生在498.2赫兹。


这种方法有一定的局限性,它只适用于正弦试验,相对位移也只计算激励频率,其它的谐波不在考虑范围内。

后处理方法

如果要计算宽频率范围内的相对位移,必须记录整个波形,然后使用第三方工具(如MatLab或Octave)计算相对位移。

如果使用位移传感器记录数据,则可以使用简单的逐点减法来计算相对位移。然而,通常记录的数据来自加速计。在这种情况下,需要将数据从加速度转换为位移。从加速度到位移的转换方法是使用累积和进行双重积分。这种方法容易产生随机游动,所以你所看到的只是极低频的随机噪声。一种更好的转换方法是使用转角频率低于关注点最小频率的二阶低通滤波器。要实现这一点,需要MatLab的信号处理工具包。

 http://goo.gl/W13Q ,该地址下是一个例子的脚本下载地址。上一种计算方法,只显示相对位移,后处理方法还显示两个通道间的相互方法。另一个区别,是后处理方法自计算相对位移时,考虑了所有的频率。

上图显示了通道4、通道2的位移与时间的关系以及两者之间的相对位移。可能只看图的话,看得不是太清楚,但最大位移和最小位移不是同时发生的。相对位移最大值发生在37.9秒,最小值发生在37.5秒。

maxRelDisp = 0.9134 maxTime = 37.9397 maxFreq = 11.4167

minRelDisp = -0.9440 minTime = 37.4541 minFreq = 11.2219

在这种情况下,差异是相当微不足道的,只是大约5.5个周期,但它表明最大和最小相对位移不必同时发生。该示例使用正弦测试,但此方法也同样适用于随机测试。

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