CN104296861B - 一种梁的振动频率识别系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型梁的振动频率识别系统及方法，识别系统由振动频率识别组件(101)、振动频率发生组件(102)组成；振动频率发生组件(102)能够在梁(1)上发出所需振动频率的频率信号，并可以通过调节信号发生器(5)来发出不同频率的振动信号；振动频率识别组件(101)能够通过阻抗分析仪(4)对第二压电陶瓷片(3)进行10～10100Hz频段的扫频，利用扫频时，第二压电陶瓷片(3)感知振动信号，阻抗分析仪(4)的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，通过扫频时振动点的图形变化，发现由介质梁(1)传来的、来自振动频率发生组件(102)所发出的振动频率信号。

Description

一种梁的振动频率识别系统及方法
技术领域
本发明涉及一种梁的振动频率识别系统及方法的技术领域。
背景技术
振动现象广泛存在于自然界和人类的生产、生活中。振动参量的测量，尤其是振动频率的测量，意义和重要性不言而喻。因而人们发明了各种测量振动频率的方法和仪器。归纳起来可以分为接触式测量和非接触式测量两大类。接触式振动频率的测量是基于对振动物体加速度的测量，需要在振动物体上粘贴传感器。非接触式测量主要有电磁式和光学式两种测量方法，也都有明显的局限性，如：电磁式测量方法的抗电磁干扰能力较差，传感器安装较为复杂；而光学式测量的光学系统比较复杂，对被测量物体表面的光学性能要求较高等。且现有的方法都不太适合于在线测量。因而，研究开发一种更为方便快捷、测量范围宽、适用范围广、成本低廉，且易于实现远距离、网络化在线测量的振动物体振动频率测量方法和仪器是很有必要的。
发明内容
本发明根据实际应用需求，设计了一种梁的振动频率识别系统及方法，所述的识别系统由振动频率识别组件(101)、振动频率发生组件(102)组成；振动频率发生组件(102)在梁(1)上发出所需振动频率的频率信号，并可以通过调节信号发生器(5)来发出不同频率的振动信号；振动频率识别组件(101)通过阻抗分析仪(4)对第二压电陶瓷片(3)进行10～10100Hz频段的扫频，利用扫频时，第二压电陶瓷片(3)感知振动信号，阻抗分析仪(4)的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，通过扫频时振动点的图形变化，发现由介质梁(1)传来的、来自振动频率发生组件(102)所发出的振动频率信号。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种梁的振动频率识别系统由振动频率识别组件(101)、振动频率发生组件(102)组成；所述的振动频率识别组件(101)由梁(1)、第二压电陶瓷片(3)、阻抗分析仪(4)、导电银胶2(7)、红色导线1(601)、黑色导线1(602)组成；所述的振动频率发生组件(102)由梁(1)、第一压电陶瓷片(2)、信号发生器(5)、导电银胶1(6)、黑色导线2(603)、红色导线2(604)组成；试验时，打开信号发生器(5)，把信号发生器(5)的频率调到梁(1)所需的振动频率880Hz，在第一压电陶瓷片(2)在880Hz振动信号的激励下，模拟梁(1)在880Hz时发生的振动；在10～10000Hz范围内，改变信号发生器(5)的频率，模拟梁(1)在不同频率下发生的振动；打开阻抗分析仪(3)，第二压电陶瓷片(3)通过梁(1)感知第一压电陶瓷片(2)所发出的振动信号，用阻抗分析仪(3)对第二压电陶瓷片(3)进行10～10100Hz频段的扫频，利用扫频时，第二压电陶瓷片(3)感知振动信号，阻抗分析仪(4)的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，通过扫频时振动点的图形变化，发现梁(1)的振动频率。
本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
振动频率发生组件(102)模拟了梁(1)在给定频率下的振动，打开信号发生器(5)，把信号发生器(5)的频率调到梁(1)所需的振动频率880Hz，在第一压电陶瓷片(2)在880Hz振动信号的激励下，模拟梁(1)在880Hz时发生的振动；在10～10000Hz范围内，改变信号发生器(5)的频率，模拟梁(1)在不同频率下发生的振动。
振动频率识别组件(101)识别梁(1)的振动频率，打开阻抗分析仪(3)，第二压电陶瓷片(3)通过梁(1)感知第一压电陶瓷片(2)所发出的振动信号，用阻抗分析仪(3)对第二压电陶瓷片(3)进行10～10100Hz频段的扫频，利用扫频时，第二压电陶瓷片(3)感知振动信号，阻抗分析仪(4)的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，通过扫频时振动点的图形变化，发现梁(1)的振动频率。
故本发明既能模拟了梁(1)在给定频率下的振动，又能识别梁(1)的振动频率。本发明为分析梁(1)的振动频率提供了依据，同时也为用阻抗分析方法探测桥梁、大坝的振动频率提供了实验系统及方法。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
图1是本发明的工作原理图。
图2是本发明梁的爆炸图。
图3是没有加载振动梁的阻抗扫频图。
图4是加载880Hz梁的阻抗扫频图。
在图1、图2、图3、图4，如图所示：1.梁(1)；2.第一压电陶瓷片(2)；3.第二压电陶瓷片(3)；4.阻抗分析仪(4)；5.信号发生器(5)；6.导电银胶1(6)；7.导电银胶2(7)；101.共振频率识别组件(101)；102.共振频率发生组件(102)；601.红色导线1(601)；602.黑色导线1(602)；603.黑色导线2(603)；604.红色导线2(604)。
具体实施方式
如图1、2、3、所示，一种梁的振动频率识别系统，该识别系统由振动频率识别组件(101)、振动频率发生组件(102)组成，其特征在于：所述的振动频率识别组件(101)由梁(1)、第二压电陶瓷片(3)、阻抗分析仪(4)、导电银胶2(7)、红色导线1(601)、黑色导线1(602)组成；所述的振动频率发生组件(102)由梁(1)、第一压电陶瓷片(2)、信号发生器(5)、导电银胶1(6)、黑色导线2(603)、红色导线2(604)组成；第一压电陶瓷片(2)通过导电银胶1(6)粘贴在梁(1)上；第二压电陶瓷片(3)通过导电银胶2(7)粘贴在梁(1)上；红色导线1(601)的一端焊接在第二压电陶瓷片(3)的正极上，红色导线1(601)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的正极上；黑色导线1(602)的一端焊接在梁(1)上，黑色导线1(602)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的负极极上；红色导线2(604)的一端焊接在第一压电陶瓷片(2)的正极上，红色导线2(604)的另一端连接在信号发生器(5)的正极上；黑色导线2(603)的一端焊接在梁(1)上，黑色导线2(603)的另一端连接在信号发生器(5)的负极上。
所述的一种梁的振动频率识别系统，其特征在于：梁(1)的材料为导电材料铝合金、不锈钢、碳钢。
一种梁的振动频率识别系统的方法，该方法的识别系统由振动频率识别组件(101)、振动频率发生组件(102)组成，其特征在于：所述的振动频率识别组件(101)由梁(1)、第二压电陶瓷片(3)、阻抗分析仪(4)、导电银胶2(7)、红色导线1(601)、黑色导线1(602)组成；所述的振动频率发生组件(102)由梁(1)、第一压电陶瓷片(2)、信号发生器(5)、导电银胶1(6)、黑色导线2(603)、红色导线2(604)组成；第一压电陶瓷片(2)通过导电银胶1(6)粘贴在梁(1)上；第二压电陶瓷片(3)通过导电银胶2(7)粘贴在梁(1)上；红色导线1(601)的一端焊接在第二压电陶瓷片(3)的正极上，红色导线1(601)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的正极上；黑色导线1(602)的一端焊接在梁(1)上，黑色导线1(602)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的负极极上；红色导线2(604)的一端焊接在第一压电陶瓷片(2)的正极上，红色导线2(604)的另一端连接在信号发生器(5)的正极上；黑色导线2(603)的一端焊接在梁(1)上，黑色导线2(603)的另一端连接在信号发生器(5)的负极上；振动频率发生组件(102)模拟了梁(1)在给定频率下的振动，打开信号发生器(5)，把信号发生器(5)的频率调到梁(1)所需的振动频率880Hz，在第一压电陶瓷片(2)在880Hz振动信号的激励下，模拟梁(1)在880Hz时发生的振动；在10～10000Hz范围内，改变信号发生器(5)的频率，模拟梁(1)在不同频率下发生的振动；振动频率识别组件(101)识别梁(1)的振动频率，打开阻抗分析仪(3)，第二压电陶瓷片(3)通过梁(1)感知第一压电陶瓷片(2)所发出的振动信号，用阻抗分析仪(3)对第二压电陶瓷片(3)进行10～10100Hz频段的扫频，利用扫频时，第二压电陶瓷片(3)感知振动信号，阻抗分析仪(4)的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，通过观察扫频时振动点图形的跳变(如图4)，从而发现梁(1)的振动频率。
所述的一种梁的振动频率识别方法，其特征在于：梁(1)的材料为导电材料铝合金、不锈钢、碳钢。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种使用梁的振动频率识别系统识别施加在梁上的振动频率的方法，该方法采用梁的振动频率识别系统进行识别，梁的振动频率识别系统由振动频率识别组件(101)、振动频率发生组件(102)组成，所述的振动频率识别组件(101)由梁(1)、第二压电陶瓷片(3)、阻抗分析仪(4)、第二导电银胶(7)、第一红色导线(601)、第一黑色导线(602)组成；所述的振动频率发生组件(102)由梁(1)、第一压电陶瓷片(2)、信号发生器(5)、第一导电银胶(6)、第二黑色导线(603)、第二红色导线(604)组成；第一压电陶瓷片(2)通过第一导电银胶(6)粘贴在梁(1)上；第二压电陶瓷片(3)通过第二导电银胶(7)粘贴在梁(1)上；第一红色导线(601)的一端焊接在第二压电陶瓷片(3)的正极上，第一红色导线(601)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的正极上；第一黑色导线(602)的一端焊接在梁(1)上，第一黑色导线(602)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的负极上；第二红色导线(604)的一端焊接在第一压电陶瓷片(2)的正极上，第二红色导线(604)的另一端连接在信号发生器(5)的正极上；第二黑色导线(603)的一端焊接在梁(1)上，第二黑色导线(603)的另一端连接在信号发生器(5)的负极上；其特征在于：使用梁的振动频率识别系统识别施加在梁上的振动频率包括以下步骤：
1)振动频率发生组件(102)模拟梁(1)在给定频率下的振动：打开信号发生器(5)，把信号发生器(5)的频率调到梁(1)所需的振动频率440Hz，第一压电陶瓷片(2)在440Hz振动信号的激励下，模拟梁(1)在440Hz时发生的振动；
2)振动频率识别组件(101)识别梁(1)的振动频率：打开阻抗分析仪(4)，用阻抗分析仪(4)对第二压电陶瓷片(3)进行10～10100Hz频段的扫频；第二压电陶瓷片(3)通过梁(1)感知第一压电陶瓷片(2)所发出的振动信号；
3)阻抗分析仪(4)的压电阻抗值有类似于同频共振的特性，通过观察扫频时振动点图形的跳变，从而发现梁(1)的振动频率。
2.一种如权利要求1所述的识别施加在梁上的振动频率的方法，其特征在于：在步骤1)中，在10～10000Hz范围内，改变信号发生器(5)的频率，模拟梁(1)在不同频率下发生的振动。
3.一种如权利要求1或2所述的识别施加在梁上的振动频率的方法，其特征在于：梁的振动频率识别系统采用的梁(1)的材料为以下导电材料：铝合金、不锈钢、碳钢。
4.一种如权利要求1所述的识别施加在梁上的振动频率的方法所采用梁的振动频率识别系统，该梁的振动频率识别系统由振动频率识别组件(101)、振动频率发生组件(102)组成，所述的振动频率识别组件(101)由梁(1)、第二压电陶瓷片(3)、阻抗分析仪(4)、第二导电银胶(7)、第一红色导线(601)、第一黑色导线(602)组成；所述的振动频率发生组件(102)由梁(1)、第一压电陶瓷片(2)、信号发生器(5)、第一导电银胶(6)、第二黑色导线(603)、第二红色导线(604)组成；第一压电陶瓷片(2)通过第一导电银胶(6)粘贴在梁(1)上；第二压电陶瓷片(3)通过第二导电银胶(7)粘贴在梁(1)上；第一红色导线(601)的一端焊接在第二压电陶瓷片(3)的正极上，第一红色导线(601)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的正极上；第一黑色导线(602)的一端焊接在梁(1)上，第一黑色导线(602)的另一端连接在阻抗分析仪(4)的负极上；第二红色导线(604)的一端焊接在第一压电陶瓷片(2)的正极上，第二红色导线(604)的另一端连接在信号发生器(5)的正极上；第二黑色导线(603)的一端焊接在梁(1)上，第二黑色导线(603)的另一端连接在信号发生器(5)的负极上。
5.一种如权利要求4所述的振动频率识别系统，其特征在于：梁的振动频率识别系统采用的梁(1)的材料为以下导电材料：铝合金、不锈钢、碳钢。
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