杭州锐达数字技术有限公司
查看: 34|回复: 0

[综合讨论] 如何通过加速度计安装检查保证可靠的数据采集

[复制链接]
发表于 2018-6-14 14:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?我要加入

x
本帖最后由 BK声学与振动 于 2018-6-14 14:25 编辑

加速度计在测试结构上的物理安装是测量链中首要的也是最常见的问题环节。这个问题会破坏测量结果,并且以后也无法纠正。

加速度计安装检查(AMC),基于Brüel & Kjær的专利技术,提供了一种更简单快捷的方式来检查传感器是否正确安装,取代了耗时很长的目视检查和手动检查。让我们深入了解一下技术细节吧。

01.JPG


了解加速度计安装检查的工作原理




技术原理



我们将安装在结构上的加速度计建模为一个质量-弹簧-阻尼系统,其中 ms、mb 和 mt分别是加速度计的激振质量、基座质量和与测试对象相关的质量(图1)。前两个质量块由压电元件(可认为是刚度为 kPZ 的弹簧)连接。添加弹簧/阻尼元件kM ,以模拟测试对象的影响。质量块可以沿着垂直轴运动,它们的坐标分别是xs、xb和xt。推导运动方程的最简单方法是使用拉格朗日方程:首先我们构建拉格朗日方程L = T-V,其中T和V是系统的动能和势能:

222.png
111.png

由于没有外力作用于系统,且忽略耗散,拉格朗日方程为:
333.png

其中 xj表示坐标xs、xb和xt中的某一个。微分计算会产生三个运动方程,用矩阵表示为:
444.png

或更紧凑地表示为:
555.png

该系统有三个自由度(DOF),其中之一是组件的刚体运动。按照AMC方法,对压电元件施加周期性电荷,使其收缩和扩展;这样就会在激振质量和基座上施加作用力(由图1中的灰色箭头表示)。同时,AMC测量加速度计的响应,该响应与压电元件的变形(xs - xb)成正比,并计算AMC。

根据响应和作用电荷之间的FRF,可以通过分析获得AMC FRF。由于矩阵 [α(ω)] = ([K] - ω2 [M])-1 的元素是相应自由度(参考1)之间的FRF,AMC FRF可以由 [α(ω)]的元素组合而成。图2显示了三种主要情况下算得的AMC FRF:正确安装的加速度计、自由悬挂的加速度计和正确安装在由轻质材料(如木材)制成的结构上或薄金属板或塑料板上的加速度计。通过比较测得的曲线,AMC能够检测安装情况。

03.jpg


该图示意的是当加速度计完美地安装在无限大的物体上(kM → ∞, mt → ∞)时的AMC FRF(黄色曲线)。FRF在固定安装共振频率处有一个峰值,ωMR2 = kPZ/ms。灰色曲线表示自由悬挂的加速度计的频率响应(kM → 0);它在ωFH2 = kPZ (mb + ms) / (ms mb)处有一个峰值。对于一个典型的加速度计,mb ≈ ms,ωFH ≈ √2 ωMR(参考2)。在启动AMC之前,需要确保加速度计正确安装在结构上。启动后,AMC在传感器数据库中查找固定安装共振频率的值,并在ωMR周围的范围内(白色区域)生成正弦扫频激励。测得的AMC FRF应接近黄色曲线,储存起来作为参考。有时需要重复该过程,并将新测得的AMC FRF与参考曲线进行比较。

如果在测试过程中,加速度计从结构上脱落,其AMC FRF看起来更像与自由悬挂的加速度计对应的灰色曲线;该算法检测两条曲线在白色区域内是否显著不同,并要求用户检查加速度计的安装情况。

如果加速度计安装在由轻质材料制成的结构上,则参考AMC FRF可能看起来像蓝色曲线 (kM → ∞, mt 小)。在白色区域,几乎不可能将其与自由悬挂的AMC FRF区分开来,因此AMC可能会失败。为了防止这种情况,BK Connect™软件引入了预测试向导来帮助识别这种情况。



加速度计安装检查的好处
  • 避免因传感器松动而重新测量

  • 显著节省了检查传感器是否正确安装的时间

  • 增加了您对测试数据的信心




快速验证所有通道

加速度计安装检查自动验证加速度计是否工作以及安装情况是否改变:

  • 所有新的S型Brüel & Kjær CCLD加速度计都内置了该功能

  • 与LAN-XI模块一起使用时,支持所有电荷型加速度计




参考文献:

[1] Ewins, D.E. 2000. “Modal Testing: Theory, Practice and Application”, Research Studies Press Ltd., Baldock, England
[2] Serridge, M., Licht, T.R. 1987. “Piezoelectric Accelerometers and Vibration Preamplifiers”, Brüel & Kjær Publications, Denmark


还可以在这里找到我们

知乎

世界上最安静的房间 | 在消声室静静是种什么样的体验 | 国产大飞机C919

拍西瓜的科学依据 | 声学界吉尼斯 | 最冷的乐器 | 特别烧钱的坑

还有这种操作? | 如何运用声学知识帮助沟通障碍人群?


微信

都说索尼大法好,究竟好在哪?

声振界第一玄学之声品质 | 为何声音听起来“不舒服”?

上汽通用五菱 | 更实用快速的NVH性能开发模式

纯干货分享 | 7799型自由场声压法测声功率

专属夏天的声音 | 用数据看蝉鸣


您还可以通过如下方式联系我们,了解更多产品与应用详情:

邮箱:info@bksv.com.cn

官网:www.bksv.cn

电话:400-900-3165(周一至周五9:00-18:00)



02.jpg
03.jpg
04.jpg
Confident-accelerometer-check-with-the-Accelerometer-Mounting-Check_01.jpg
回复
分享到:

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 我要加入

本版积分规则

快速回复 返回顶部 返回列表