知识分享丨DHDAS软件两种阻尼比盘算要领比照

宣布时间:2020-03-27

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阻尼是指任何振动系统在振动中 ,由于外界作用或系统自己固有的缘故原由引起的振动幅度逐渐下降的特征 ,以及此一特征的量化表征 。阻尼比的盘算方一样平常分为时域自由衰减法频域半功率带宽法 。

要领一:自由衰减法

自由衰减法主要是基于时域信号的振动幅值对数衰减对阻尼比举行盘算 ,其理论盘算公式如下:

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式中: ζ——阻尼比;
  i——加入盘算的波的个数;

  A1——加入盘算的首波峰值;

 Ai+1——加入盘算的尾波峰值;

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图1自由衰减曲线

由盘算公式及盘算图例可以看出:
①关于波形数目应“不少于3个” ,其目的是通过多个波形盘算来镌汰误差 ,提高阻尼比的剖析精度 。
②自由衰减法的一个要害适用条件就是要求测试信号为单自由度的自由衰减信号 ,而结构振动测试的信号往往是含有多阶频率的振动信号 ,而每阶振动频率都有相对应的阻尼比 。因此 ,对结构实测振动信号举行时域自由衰减法盘算阻尼比时 ,应将振动信号疏散成需要剖析阻尼比对应频率的单频振动信号 。
③现在基于时域自由衰减法盘算阻尼比加入盘算的幅值有三种形式:仅接纳波峰值、仅接纳波谷值、同时接纳波峰和波谷值 ,如图2所示 。币游国际DHDAS软件时域自由衰减法仅接纳波峰值 。

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图2 时域自由衰减法盘算阻尼比波形幅值取用要领


 
要领二:半功率带宽法

半功率带宽法是在自振频谱图上对每一阶自振频率接纳半功率点带宽求取阻尼参数的要领 ,如图3所示 ,其理论盘算公式如下:

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式中:ζ——阻尼比;

ƒ0——系统固有频率;

 ƒ1 、ƒ2——半功率点频率;

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图3 幅频特征曲线

半功率带宽法也称3dB法 ,该要领经常具有一定的误差 ,主要缘故原由在于该要领理论上有一定的近似 ,其次由于FFT频谱是具有一定频率距离的离散谱 ,因此盘算谱峰的主频和半功率带宽都不可阻止地保存误差 ,尤其在低频和小阻尼的情形下误差更为显著 。因此 ,接纳半功率带宽法盘算阻尼时 ,应提高其区分率?f ,凭证相关规范要求 ,频率区分率?f应不大于1%的自振频率 。

许多工程师在使用DHDAS软件举行阻尼比盘算时 ,往往会遇到两种要领盘算出的阻尼比效果相差较大的情形 ,针对此问题 ,在这里我们以一组实测数据为例 ,解说使用DHDAS软件举行阻尼比盘算的历程及注重事项 ,也希望能对用户现场试验提供资助 。

首先 ,我们来视察一下这组信号的时域曲线整体图和局部放大图 ,如图4和图5 。

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图4 时域信号整体图

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图5 时域信号局部放大图

从时域曲线我们可以显着看出这段信号并不是简单频率的衰减信号 ,而是由多个频率叠加的重大信号 ,我们从如图6所示的频谱图中也能证实这一点 。

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图6 信号频谱图

自由衰减的阻尼比盘算要领理论上是适用于单自由度系统的信号 ,即针对单频的自由衰减信号可以接纳自由衰减法 ,若是直接对该重大信号举行自由衰减法的阻尼比盘算显然是无法准确获得各阶频率的阻尼比的 ,因此在举行阻尼比盘算前 ,我们可以将该信号举行处置惩罚 ,提取出某阶频率 ,然后再对该频率举行时域阻尼比盘算 。此处 ,我们以66Hz处的共振频率为例举行阻尼比盘算 。
1、信号提取
怎样从多频信号中疏散出需要举行盘算的单频信号?这就需要使用到DHDAS软件中的数字滤波功效 。
使用软件中的“IIR滤波器”对信号举行滤波 ,由于我们选定的频率是66Hz ,也就是说通过滤波我们要将信号中66Hz所对应的幅值完全保存下来 ,而要将低于和高于66Hz的共振频率处的幅值都要只管衰减掉 。因此 ,在这里我们选用带通滤波器 ,详细滤波器的参数设置如图7 。在预览图中 ,我们可以通过在红线上点击鼠标来审查设计好的滤波器幅值衰减特征 ,可以发明在约66Hz处 ,阻带衰减为-0.0005dB ,即我们将信号中66Hz的幅值毫无损失的保存了下来(着实应该是45Hz到70Hz的频带内阻带衰减基本都是0dB) 。而其他的共振频率(主要是22Hz和251Hz处的共振频率)的幅值均被大幅衰减 。(预览图中的黑线是相移特征曲线 ,这里我们只体贴幅值转变特征 ,以是不必管它)

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图7 IIR滤波器的参数设置

滤波器设计完成 ,现在我们来视察一下滤波后的时域和频率曲线 ,如图8和图9是时域曲线和时域曲线的局部放大 ,图10是滤波后的频谱图 ,图11是滤波前后的频谱比照 ,可以看出原来的多频信号已经乐成疏散出66Hz左右的单频信号 ,且幅值没有衰减 ,此时可以举行时域阻尼比盘算了 。

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图8 滤波后的时域曲线

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图9 滤波后的时域放大曲线

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图10 滤波后的频谱图

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图11 滤波前后的频谱比照

2、时域阻尼比盘算
选择软件中的“时域阻尼比”图标 ,在右侧勾选滤波后的信号 ,图谱中选择双光标 ,此时图谱中会泛起包络线;然后移动光标 ,使包络线能够细密的包络住衰减曲线的每一个波峰和波谷 ,且包括尽可能多的波形数目 ,其目的通过多个波形盘算来镌汰误差 ,提高阻尼比的盘算精度 。操作完毕后可以在图谱中读取阻尼比数值 。如图12所示 ,时域法获得的阻尼比为0.813% 。

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图12 时域阻尼比盘算效果

3、频域阻尼比盘算
选择软件中的“阻尼比盘算”图标 ,在此图谱中可以举行频域阻尼比盘算 ,其要领就是半功率带宽法 。在右侧勾选滤波后的信号 ,图谱中同样选择双光标 ,移动光标 ,使66Hz的峰处于两个光标之间 ,此时在图谱中可以读出阻尼比数值 。如图13所示 ,频域法获得的阻尼比为0.819% 。

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图13 频域阻尼比盘算效果

我们再来看一下没有滤波的频域阻尼比的盘算效果 ,如图14所示 ,频域法获得的阻尼比为0.815% 。

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图14 频域阻尼比盘算效果(未滤波)

从盘算效果来看 ,DHDAS软件的这两种阻尼比盘算要领关于统一信号盘算出的效果是一致 ,误差很小 。

操作中的注重点
(1)在滤波器设计的频率设定中 ,我们可以凭证所要保存的频率值 ,先设定通带下界线频率和通带上界线频率 ,然后在设定阻带下界线频率和阻带上界线频率 。如我们要保存的是66Hz的频率 ,则可以先设定通带下界线频率为40Hz ,通带上界线频率为80Hz ,然后在设定阻带下界线频率为20Hz ,阻带上界线频率为120Hz 。在设置历程中 ,软件的预览窗口可能提醒滤波器不稳固 ,没有关系 ,待设置完成后 ,提醒会消逝 。

(2)在使用频域法盘算阻尼比时 ,需要选择较多的谱线数 ,其目的是提高频率区分率 ,用更多的谱线来形貌共振频率曲线 ,这样在举行盘算时 ,软件所能取得的半功率点就越准确 ,一样平常要求在半功率点处的频率值需要5根以上的谱线来形貌 ,这样阻尼比盘算也就越准确 。如图15和图16所示的阻尼比效果比照 。

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图15 400谱线的盘算效果

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图16  12800谱线的盘算效果


好了 ,以上就是DHDAS软件两种阻尼比盘算要领的比照剖析的所有内容了 ,列位小同伴们 ,你们学会了吗?有兴趣的小同伴 ,可以自己收罗一段信号来实验一下 ,也可以向我们索取这组信号来举行实验 ,虽然条件是你的DHDAS软件需要先具备阻尼比盘算和数字滤波的功效 。

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