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怎么测固有频率?如何测量共振频率?

当一个部件(或零件)成型时,他本身发生的振动频率是固定的,这一频率就是固有频率。如果在外力激励下,1个具有固有频率的部件,在某一频率振动值突然增大,那就有可能产生了共振。随着产品精细化的发展,测量零部件或整台设备的固有频率/共振频率,越来越重要,象汽车行业的挡把、刹车片、座椅等等。要想避开共振,就要先测出各部件的固有频率,然后想办法错开,这样组装起来运行,才能避免共振。下面介绍几种主要的测量固有频率的方法:敲击法、起停车法和调频法,前者适用于单一部件;后两者适合组装起来能运行的设备。
工具/原料

方法一:敲击法

方法/步骤
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原理:适用于刚性物体,比如金属零件。通过敲击使被测体自由振动,然后分析固有频率。 设置:敲击法建议选择“加速度2kHz”或“加速度6kHz” 工具:不同的被测体可能需要不同的锤子、锤头一般优先选择金属的 敲击方法:要干净利落的单击,锤头碰到被测体后尽快离开,避免粘连。可以多次敲击,然后挑几段明显、干净的波形段做频谱分析。

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案例1:用S956测量金属零件,频谱图如下:

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案例2:用森德格S936测量钢尺,示图如下:

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多次敲击产生了典型的自由振动。把游标红线移到一个自由振动位置,然后点“频谱分析”:

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案例3:用S936测量钢棒:多次敲击都出现1860Hz(忽略45Hz晃动频率)。

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案例4:用S936测量复合体的固有频率。汽车座椅是一个复杂的复合体,它里面有多个钢架和弹簧,然后外面还包了很多泡沫。各个钢架都有各自的固有频率。整个椅子有很多不同的固有频率:

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上面左图,是为了测试固有频率,把椅子吊了起来。右侧钢梁上面固定了一个加速度传感器。左下方是用红色橡皮锤儿敲里面的钢梁。上面右图是测试出来的三次敲击的响应。如果只看上面标出红色的14段,其结果是:

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可是如果在整体波形图看一下,就会发现在主要冲击响应后面还有一个低频的晃动。比如说看第15段:

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在展开细节后,可以看到这个低频的晃动频率是4.88Hz。从这两个频谱图可以看出来,这个座椅的固有频率至少有两个,一个是327Hz,还有一个是4.88 Hz。

方法/步骤2

方法二:启动-停止法也可以用调频改变转速,找到共振频率(使用森德格S966测量):

注意事项

一个被测体的固有频率一般不止一个,不同方向的固有频率一般也不一样。

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