正弦共振搜索与驻留(SRTD)似乎是一个简单的测试。运行正弦扫描,找到一个共振频率,然后在预定的时间内在该频率点驻留,或者直到被测器件失效。
不幸的是,现实世界并没有那么简单。共振点随着材料疲劳而移动,为了使测试有效,测试频率也需要移动。
首先,简洁地概况下峰值跟踪和相位跟踪。
在共振搜索与驻留试验中的驻留部分,相比传统的相位追踪的方法,峰值追踪能更好地追踪漂移的共振峰。VibrationVIEW将两个选项都提供给您。
相位追踪
大部分的振动控制测试软件,都通过相位跟踪来改变共振频率。在正弦扫频结束时,可以测量到测量共振频率下控制通道和响应通道之间的相位差,一般是接近理论值 90°的附近。当材料疲劳和响应的共振频率发生偏移时,控制软件通过调整驱动输出,以保持两个通道之间的恒定相位关系。
由于材料疲劳和共振漂移,相位跟踪调整驱动频率,使控制信号和响应传感器之间保持最初测量的相位差。相位跟踪也不错,跟完全不根据共振漂移进行调整的测试相比,它有着明显的优势。然而,相位跟踪的方法有三个局限性。
1. 初始扫频中测量的相位关系不一定很精确。
2. 如果产品幅值的响应是非线性的,扫频部分和驻留部分的幅值又是不相等的话,就会导致两个部分共振点的差异,以及相位关系的差异。
3. 疲劳很可能以非线性的方式表现,随着疲劳效应的程度的加深,峰值处的相位也会变化。
峰值追踪
峰值追踪是一个相对较新的选项,它可以寻找和维持两个通道间的传输率峰值。峰值跟踪允许控制器调整输出频率和两个通道之间的相位差,以保持最大的峰值传递率。它的工作原理是不断振荡控制通道和响应通道之间的相位差,并观察传递率是否增加或减少。当收集到更多的数据时,相位变化在频率上会变得更窄,在时间上会变得更慢,则限制振荡值,同时精确地追踪共振峰值。
当然,在测试过程中,频率和相位差在任何时间点上都是一一对应的关系。说“软件在振荡相位”实际上意味着它使用的是一种算法,通过改变频率来实现所需的相位变化。对于接近谐振频率的频率,很小的变化会造成相位差的显著变化。
同时,软件会跟踪传递率,看它是增加还是减少,判断它是接近峰值还是远离峰值。
VibrationVIEW中峰值追踪的参数
VibrationVIEW 有6个相关参数控制峰值追踪:
1. 频率范围比例决定了相位震荡的开始。
2. 初始范围以度为单位设置初始振荡范围。
3. 最小范围设定相位振荡范围的下限。
4. 最大范围设置相位振荡范围的上限。
5. 初始时间设置相位振荡的初始时间(秒)。
6. 最大时间设置振荡时间的上限。
在这些参数设定的范围内,控制算法将尝试从初始范围减小扫频范围,然后它在传递率峰值附近振荡。当它开始在传递率的峰值附近振荡时,它也会减慢震荡速度,直到达到最大时间值。
您可以采用参数默认值(这对于大多数测试都是合理的),或者调整参数值以适合您的特定测试情况。
实验对比
理论上,峰值追踪应该比相位追踪效果更好。然而,测试工程师通常更喜欢数据而不是理论。本着这种精神,VR进行了一系列SRTD测试,比较了两种追踪方法。
对铝梁试件进行了50次试验,其中25次采用峰值追踪,25次采用相位追踪。铝梁的一端连接在振动头上,一个质量块悬挂在梁的悬臂端。
正如我们预期的一样,该测试证实了这一理论。实际上,峰值追踪确实比相位追踪更快地导致铝梁失效。
有关共振追踪方法和测试详细结果的完整说明,请参阅新论文“改进SRTD测试-追踪方法的实验比较”。
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