ГОСТ Р ИСО 7626-2-2016 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 2. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем

     6 Возбуждение

6.1 Общие положения

Выбор наиболее подходящего вида возбуждения зависит от особенностей измерительной задачи, включая обеспечиваемый вибровозбудителем диапазон частот и уровень возбуждения, желаемое отношение сигнал/шум, ограничение времени на испытания, возможностей системы управления испытаниями. До того времени, как широкое распространение получили алгоритмы обработки сигналов с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ), наиболее употребительным было гармоническое возбуждение. С его помощью можно получить отклик конструкции на заданной частоте возбуждения, а для того, чтобы охватить весь диапазон частот испытаний, частоту возбуждения изменяют с некоторым шагом. Современные БПФ-анализаторы позволяют использовать более сложные виды возбуждения, позволяющие воспроизводить вибрацию в широких полосах частот. Особенности разных видов возбуждения и применяемые при этом вибровозбудители рассматриваются в 6.2 и 6.3 соответственно.

6.2 Виды возбуждения

6.2.1 Общие положения

В 6.2.2-6.2.5 рассмотрены только некоторые виды возбуждения, наиболее часто применяемые на практике в настоящее время. Сравнительный анализ достоинств и недостатков разных видов возбуждения приведен в [4].

6.2.2 Гармоническое возбуждение на фиксированных частотах

Данное возбуждение представляет собой последовательность прилагаемых воздействий с использованием гармонических сигналов на дискретно изменяющихся частотах, равномерно распределенных по диапазону частот испытаний. Требования к выбору приращения частоты возбуждения установлены в 9.2.2. Длительность возбуждения на каждой частоте должна быть достаточной для достижения установившегося отклика и получения временной выборки той длины, которая необходима при выбранном способе обработки сигнала.

6.2.3 Гармоническое возбуждение со сканированием частоты

При использовании возбуждения данного вида частоту гармонического сигнала изменяют непрерывно от нижней до верхней границы диапазона частот испытаний. Скорость изменения частоты (сканирования) должна быть достаточно малой, чтобы достичь квазиустановившегося отклика конструкции. Указания по выбору скорости сканирования приведены в 9.2.3. В каждый короткий промежуток времени энергия возбуждения концентрируется в узком диапазоне частот.

6.2.4 Стационарное случайное возбуждение

Возбуждение данного вида определяется статистическими характеристиками сигнала, такими как спектральная плотность мощности. Рекомендации по выбору спектральной плотности мощности сигнала, позволяющие сконцентрировать основную часть энергии возбуждения в диапазоне частот испытаний, приведены в 9.4.3. При данном способе возбуждения все моды вибрации с собственными частотами в пределах диапазона частот испытаний возбуждаются одновременно.

6.2.5 Возбуждение других видов

6.2.5.1 Общие положения

Виды возбуждения, рассматриваемые в 6.2.5.2-6.2.5.5, также способны вызвать одновременное присутствие в отклике всех мод в диапазоне частот испытаний. Методы обработки сигналов и управления испытаниями подобны тем, что описаны для стационарного случайного возбуждения. Все эти виды возбуждения обладают периодичностью и позволяют для лучшего определения отклика испытуемой конструкции использовать методы синхронного накопления.

6.2.5.2 Псевдослучайное (полигармоническое) возбуждение

Сигнал возбуждения синтезируют в цифровом виде в частотной области для придания желаемой формы спектру сигнала. На основе данного спектра с помощью обратного преобразования Фурье генерируется периодически повторяющийся цифровой сигнал, который затем преобразуют в аналоговый сигнал управления вибровозбудителем.

6.2.5.3 Гармоническое возбуждение с линейной частотной модуляцией

Возбуждение данного вида формируется на основе гармонического сигнала, частота которого периодически возрастает и убывает линейно по времени в пределах заданного диапазона. Сигнал генерируется либо в цифровой форме, либо с помощью генератора развертки. Для улучшения отношения сигнал/шум сигнал выполняют синхронное усреднение по времени.

6.2.5.4 Возбуждение периодической последовательностью импульсов

При данном возбуждении генерируется, как правило, в цифровом виде периодически повторяющаяся импульсная функция заданной формы. Сигнальный процессор должен быть синхронизован с генератором сигналов. Форму импульса (обычно это экспоненциальный импульс или полусинусоида) выбирают таким образом, чтобы удовлетворить требованиям к частотам возбуждения.

6.2.5.5 Периодическое случайное возбуждение

Возбуждение данного вида сочетает свойства случайного и псевдослучайного возбуждения в том смысле, что оно удовлетворяет условию периодичности, но в то же время изменяется со временем так, что воздействует на конструкцию подобно случайному возбуждению. При данном способе возбуждения частотную характеристику определяют усреднением по разным псевдослучайным возбуждениям.

6.3 Вибровозбудители

В качестве устройств, присоединяемых к испытуемой конструкции для воздействия на нее вынуждающей силы заданного вида, применяют, как правило, электродинамические, гидравлические, пьезоэлектрические или механические (дебалансные) вибровозбудители. Типичные диапазоны частот возбуждения для каждого из перечисленных устройств приведены на рисунке 2.