CN102721546A - 一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置 - Google Patents
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Abstract
一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，包括信号发生器，功率放大器，扬声器，功率放大单元，振动台，夹具，位移传感器，振幅测量仪，升降平台，示波器，毫伏表；其中：信号发生器同时与功率放大器和功率放大单元连接，扬声器与功率放大器连接，振动台与功率放大单元连接，夹具安装在振动台上，试验件安装在夹具上；扬声器位于试验件的一侧，位移传感器位于试验件的另一侧，位移传感器与振幅测量仪连接，振幅测量仪分别与示波器和毫伏表连接；扬声器和位移传感器安装在升降平台上。本发明的优点：能够实现航空发动机典型结构件单纯机械力激振、单纯声波激振及机械力与声波耦合激振试验，填补了机械力与声波耦合激振试验装置的空白。
Description
技术领域
本发明涉及结构件振动测试领域，特别涉及了一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置。
背景技术
目前，对航空发动机典型结构件单纯的机械激振，声波对构件的振动影响及构件在气动力作用下产生声波的情况都有研究，但对航空发动机典型构件的机械动力与声动力耦合激振测试的研究还没有相应测试试验系统也没有现成设备。
传统单独的机械力和声波的检测设备，由于两套系统的激励信号是由两个不同的信号控制，信号的相位很难调节一致，两个相近频率信号叠加，就会产生类似拍振现象，如图2所示。
发明内容
本发明的目的是为了测试航空发动机典型结构件受机械力与声波叠加激振时的振动情况，特提供了一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置。
本发明提供了一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，其特征在于：所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置包括信号发生器1，功率放大器2，扬声器3，功率放大单元4，振动台5，夹具6，位移传感器7，振幅测量仪8，升降平台9，示波器10，毫伏表11；
其中：信号发生器1同时与功率放大器2和功率放大单元4连接，扬声器3与功率放大器2连接，振动台5与功率放大单元4连接，夹具6安装在振动台5上，试验件12安装在夹具6上；扬声器3位于试验件12的一侧，位移传感器7位于试验件12的另一侧，位移传感器7与振幅测量仪8连接，振幅测量仪8分别与示波器10和毫伏表11连接；扬声器3和位移传感器7安装在升降平台9上。
所述的位移传感器7为电涡流传感器。
所述的升降平台9上带有手动调节轮。
一个信号发生器1同时控制机械力和声波两套系统，实行统一控制，信号频率保持同源，信号幅值分别由功率放大单元4和功率放大器2二次独立控制，不再出现拍振现象，实现对试验件12的机械力和声波同相位耦合激振。
位移传感器7采集试验件12振动信号，再把振动倍号传输给振幅测量仪8，振幅测量仪8对振动信号进行调整处理，再通过示波器10、毫伏表11进行显示。示波器10用来显示振动信号波型，毫伏表11用来显示试验件12振动幅值的大小。
所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，带有采集分析系统，采集分析系统用来监控试验件12是否达到共振状态，试验件12的应力值可以通过读数显微镜测试试验件振幅值，再通过标定拟合和试验计算试验件12的最大应力值。
本发明的优点：
本发明所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，能够实现航空发动机典型结构件单纯机械力激振、单纯声波激振及机械力与声波耦合激振试验，该装置的发明填补了机械力与声波耦合激振试验装置的空白。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置原理结构示意图；
图2为传统的机械、声波叠加载荷示意图；
图3为本装置机械、声波叠加载荷示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，其特征在于：所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置包括信号发生器1，功率放大器2，扬声器3，功率放大单元4，振动台5，夹具6，位移传感器7，振幅测量仪8，升降平台9，示波器10，毫伏表11；
其中：信号发生器1同时与功率放大器2和功率放大单元4连接，扬声器3与功率放大器2连接，振动台5与功率放大单元4连接，夹具6安装在振动台5上，试验件12安装在夹具6上；扬声器3位于试验件12的一侧，位移传感器7位于试验件12的另一侧，位移传感器7与振幅测量仪8连接，振幅测量仪8分别与示波器10和毫伏表11连接；扬声器3和位移传感器7安装在升降平台9上。
所述的升降平台9上带有手动调节轮。
一个信号发生器1同时控制机械力和声波两套系统，实行统一控制，信号频率保持同源，信号幅值分别由功率放大单元4和功率放大器2二次独立控制，不再出现拍振现象，实现对试验件12的机械力和声波同相位耦合激振。
位移传感器7采集试验件12振动信号，再把振动倍号传输给振幅测量仪8，振幅测量仪8对振动信号进行调整处理，再通过示波器10、毫伏表11进行显示。示波器10用来显示振动信号波型，毫伏表11用来显示试验件12振动幅值的大小。
所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，带有采集分析系统，采集分析系统用来监控试验件12是否达到共振状态，试验件12的应力值可以通过读数显微镜测试试验件振幅值，再通过标定拟合和试验计算试验件12的最大应力值。
具体试验：
1）试验件a：在叶片固有频率下，用振动台激振叶片，使叶片一阶振型最大应力值达到523Mpa，在机械振动基础上叠加小于叶片固有频率0.1Hz的声压级150分贝的声波激振。
单独系统激振，叶片载荷响应都非常稳定，叠加后出现类似拍振现象，试验数据结果如下：
表1第一次叶片振动台机械振动叠加声激振疲劳试验数据
试验中，振动台与扬声器激振叠加形成拍，出现类似拍振现象，是由于机械激振、声波激振发出频率不同步造成的。
2）试验件b：在叶片固有频率下，用振动台激振叶片，使叶片一阶振型最大应力值达到509Mpa，通过读数显微镜测试叶片叶尖全幅值达到9.05mm，然后测试扬声器出口声压级，使扬声器声压级达到150分贝，将其加载到叶片上，与振动台一起对叶片进行激振，测试结果如下：
表2第二次叶片振动台机械振动叠加声激振疲劳试验数据
试验结果表明，叠加激振应力值小于单系统激振应力线性和。
Claims (3)
1.一种机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，其特征在于：所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置包括信号发生器（1），功率放大器（2），扬声器（3），功率放大单元（4），振动台（5），夹具（6），位移传感器（7），振幅测量仪（8），升降平台（9），示波器（10），毫伏表（11）；
其中：信号发生器（1）同时与功率放大器（2）和功率放大单元（4）连接，扬声器（3）与功率放大器（2）连接，振动台（5）与功率放大单元（4）连接，夹具（6）安装在振动台（5）上，试验件（12）安装在夹具（6）上；扬声器（3）位于试验件（12）的一侧，位移传感器（7）位于试验件（12）的另一侧，位移传感器（7）与振幅测量仪（8）连接，振幅测量仪（8）分别与示波器（10）和毫伏表（11）连接；扬声器（3）和位移传感器（7）安装在升降平台（9）上。
2.按照权利要求1所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，其特征在于：所述的位移传感器（7）为电涡流传感器。
3.按照权利要求1所述的机械力与声波耦合激振系统及测试系统装置，其特征在于：所述的升降平台（9）上带有手动调节轮。
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