CN108613734A - 一种梁振动频率的识别系统和识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种梁振动频率的识别系统，包括振动频率发生装置、振动频率识别组件和振动频率分析组件；振动频率发生装置包括悬臂梁、力传感器、力锤，振动频率识别组件包括单向ICP加速度传感器和四通道ICP信号调理器，振动频率分析组件包括信号分析仪；力传感器安装在对悬臂梁产生振动的力锤上，力传感器通过导线与信号分析仪相接；单向ICP加速度传感器粘在悬臂梁上，并与四通道ICP信号调理器的ICP通道相接；四通道ICP信号调理器与信号分析仪通过导线连接。还涉及一种梁振动频率的识别方法。本发明既能模拟悬臂梁在给定的频率下的振动，又能识别悬臂梁的振动频率，属于振动频率实验技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及振动频率实验技术，具体涉及一种梁振动频率的识别系统和识别方法。
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，特别是悬臂梁的应用方面。振动参数的测量，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
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种既能模拟悬臂梁在给定的频率下的振动，又能识别悬臂梁的振动频率的梁振动频率的识别系统和识别方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种梁振动频率的识别系统，包括振动频率发生装置、振动频率识别组件和振动频率分析组件；振动频率发生装置包括悬臂梁、力传感器、力锤，振动频率识别组件包括单向ICP加速度传感器和四通道ICP信号调理器，振动频率分析组件包括信号分析仪；力传感器安装在对悬臂梁产生振动的力锤上，力传感器通过导线与信号分析仪相接；单向ICP加速度传感器粘在悬臂梁上，并与四通道ICP信号调理器的ICP通道相接；四通道ICP信号调理器与信号分析仪通过导线连接。
作为一种优选，力传感器通过螺纹连接安装在力锤的下端，单向ICP加速度传感器通过导电银胶粘贴在悬臂梁的下端，力锤位于悬臂梁的正上方；悬臂梁选用导电材料。
作为一种优选，力传感器与信号分析仪的通道2连接，四通道ICP信号调理器的OUTPUT端与信号分析仪的通道1连接。
作为一种优选，悬臂梁的材料为铝合金、不锈钢或碳钢。
作为一种优选，悬臂梁为水平设置的圆棒。
作为一种优选，单向ICP加速度传感器与悬臂梁的接触面积大于0.04平方厘米。
作为一种优选，信号分析仪采用混合域示波器。
一种梁振动频率的识别方法，包括如下步骤：先搭建梁振动频率的识别系统，打开四通道ICP信号调理器和信号分析仪，通过力锤给悬臂梁末端给一个力信号，同时力信号通过力传感器反馈至信号分析仪，然后悬臂梁通过单向ICP加速度传感器传递到四通道ICP信号调理器上，通过四通道ICP信号调理器传输到信号分析仪上，信号分析仪得出悬臂梁在一特定力的作用下，悬臂梁各个振动点的实部与虚部的振动频率的图像。
作为一种优选，单向ICP加速度传感器的输出的信号叠加在输出偏置电压上，单向ICP加速度传感器由恒流电源供电。
作为一种优选，单向ICP加速度传感器通过与四通道ICP信号调理器连接，通过非线性补偿消除实验中的误差，例如温度等外界的一些不可控的影响。
本发明的原理是：通过力锤敲击悬臂梁模拟出一个激励信号，通过单向ICP加速度传感器来捕捉悬臂梁的振动信号，然后通过四通道ICP信号调理器给单向ICP加速度传感器提供恒定电流并给出一定的补偿以消除外界的一些干扰。最后通过信号分析仪来捕捉悬臂梁上的振动信号与振动频率之间的关系。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.操作比较简单，安装也比较方便，既能模拟悬臂梁在给定的频率下的振动，又能识别悬臂梁的振动频率。
2.振动频率发生装置通过力锤敲击悬臂梁，并用力传感器记录激励信号的大小(相当于改变梁的振动频率)，可以很直观的比较在不同情况下，悬臂梁的振动情况。
3.振动频率识别组件通过单向ICP加速度传感器，并连接到四通道ICP信号调理器上，不仅为单向ICP加速度传感器提供稳定的恒定的电流，而且能够有效地补偿由外界干扰所产生的误差。
4.信号分析仪设有振动频率图像显示部件，可以很清晰的显示出悬臂梁各个振动点振动频率的情况。
5.为了安装的方便性，安装圆棒的部件在加工圆孔的过程中比较方便，因此悬臂梁采用圆棒。
6.实验所需的器材比较简单，实验操作比较方便，能模拟出复杂部件上悬臂梁振动频率的一些情况。
附图说明
图1是一种梁振动频率的识别系统的结构示意图。
图2是悬臂梁的模型。
图3是本发明的实频振动频率图像。
图4是本发明的虚频振动频率图像。
图中，1为悬臂梁，2为力传感器，3为力锤，4为单向ICP加速度传感器，5为四通道ICP信号调理器，6为信号分析仪，101为振动频率发生装置，102为振动频率识别组件，103为振动频率分析组件，601为黑色导线，602为蓝色导线，603为黑色导线。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
一种梁振动频率的识别系统，包括振动频率发生装置、振动频率识别组件和振动频率分析组件。
振动频率发生装置包括悬臂梁、力传感器、力锤和黑色导线。
振动频率识别组件包括单向ICP加速度传感器、四通道ICP信号调理器、蓝色导线和黑色导线。单向ICP加速度传感器的选型为352A24，四通道ICP信号调理器的选型为482C05。
振动频率分析组件包括信号分析仪。信号分析仪的选型为MDO-210ES。
连接关系为：力传感器通过螺纹连接将其接在力锤上，然后通过黑色导线将其连接在信号分析仪的通道2(CH2)上；单向ICP加速度传感器通过导电银胶粘贴在悬臂梁上，然后通过蓝色导线连接到四通道ICP信号调理器的ICP通道上；接着将四通道ICP信号调理器的OUTPUT端通过黑色导线连接到信号分析仪的通道1上(CH1)。
在做悬臂梁的振动实验中，先将包含悬臂梁的实验平台搭建好，然后粘贴好单向ICP加速度传感器，并通过导线将各个元器件连接起来，然后打开四通道ICP信号调理器和信号分析仪，然后用力锤给悬臂梁末端给一个力，它可以通过力传感器传输到信号分析仪上，读出这个数值。然后悬臂梁通过单向ICP加速度传感器传递到四通道ICP信号调理器上，通过四通道ICP信号调理器传输到信号分析仪上，可以得到悬臂梁在一特定力的作用下，悬臂梁各个振动点的实部与虚部振动频率之间的关系。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种梁振动频率的识别系统，其特征在于：包括振动频率发生装置、振动频率识别组件和振动频率分析组件；振动频率发生装置包括悬臂梁、力传感器、力锤，振动频率识别组件包括单向ICP加速度传感器和四通道ICP信号调理器，振动频率分析组件包括信号分析仪；力传感器安装在对悬臂梁产生振动的力锤上，力传感器通过导线与信号分析仪相接；单向ICP加速度传感器粘在悬臂梁上，并与四通道ICP信号调理器的ICP通道相接；四通道ICP信号调理器与信号分析仪通过导线连接。
2.按照权利要求1所述的一种梁振动频率的识别系统，其特征在于：力传感器通过螺纹连接安装在力锤的下端，单向ICP加速度传感器通过导电银胶粘贴在悬臂梁的下端，力锤位于悬臂梁的正上方；悬臂梁选用导电材料。
3.按照权利要求1所述的一种梁振动频率的识别系统，其特征在于：力传感器与信号分析仪的通道2连接，四通道ICP信号调理器的OUTPUT端与信号分析仪的通道1连接。
4.按照权利要求2所述的一种梁振动频率的识别系统，其特征在于：悬臂梁的材料为铝合金、不锈钢或碳钢。
5.按照权利要求1所述的一种梁振动频率的识别系统，其特征在于：悬臂梁为水平设置的圆棒。
6.按照权利要求1所述的一种梁振动频率的识别系统，其特征在于：单向ICP加速度传感器与悬臂梁的接触面积大于0.04平方厘米。
7.按照权利要求1所述的一种梁振动频率的识别系统，其特征在于：信号分析仪采用混合域示波器。
8.一种梁振动频率的识别方法，其特征在于：包括如下步骤：先搭建权利要求1-7中任一项所述的梁振动频率的识别系统，打开四通道ICP信号调理器和信号分析仪，通过力锤给悬臂梁末端给一个力信号，同时力信号通过力传感器反馈至信号分析仪，然后悬臂梁通过单向ICP加速度传感器传递到四通道ICP信号调理器上，通过四通道ICP信号调理器传输到信号分析仪上，信号分析仪得出悬臂梁在一特定力的作用下，悬臂梁各个振动点的实部与虚部的振动频率的图像。
9.按照权利要求8所述的一种梁振动频率的识别方法，其特征在于：单向ICP加速度传感器的输出的信号叠加在输出偏置电压上，单向ICP加速度传感器由恒流电源供电。
10.按照权利要求8所述的一种梁振动频率的识别方法，其特征在于：单向ICP加速度传感器通过与四通道ICP信号调理器连接，通过非线性补偿消除实验中的误差。
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