表面测试和振动参数识别翻译

1、表面测试和振动参数识别Fan Hongchao, Yi Xinhua, He jinbaoSchool of Mechanics Engineering Ningbo University of Technology, Ningbo, Zhejiang, 315016, China摘要：灵活的表面，如飞机机翼表面很容易导致震动。振动减小提高精密仪器的准确性，减少飞机的使用寿命和不利于飞行员的身体和精神健康。本研究设计了基于光纤布拉格光栅（FBG）传感器检测应变响应曲线的表面结构表面振动测试系统。获得应变响应的频谱分析频谱的频率谱曲线。然后振动的自然频率，阻尼比模式的结构和其他主要参数，确定参数

2、确定方法，然后表面振动法获得。实验结果表明，光纤光栅传感器测试系统可检测表面振动的周期，自然频率，振幅，并确定表面等主要参数振动。光纤光栅传感器的速度快，精度高，但该测试系统由光纤布拉格光栅解调器的频率是有限的。关键字：振动；检测；参数识别；布拉格光纤光栅1、 简介 灵活的表面如飞机机身的翅膀容易导致振动的飞行速度，气流转弯控制在飞行。该模式的振动复杂的低，中，高频率组件（1）。不仅减振疲劳强度的机体，它也可能导致保护皮肤脱皮、减少飞机服务生活。而过度的振动会影响精度仪表和仪器的精度带来的不安全的。振动能让飞行员感到不安而不利于身心健康的飞行员。 低频振动测试的表面可视化技术显示表面变形（3）

3、（4）。在传统的高频振动试验涡流位移传感器，速度传感器，加速度传感器和相位传感器。传感器结构复杂，容易导致改变力量和刚度和改变飞机的内在参数的结构，不利于推广应用。 光纤布拉格光栅传感器是一个新的振动测试组件，由于它反应快，抗电磁干扰，容易耦合和小尺寸等优点最近几年被广泛使用（5）。光纤光栅传感器被测结构撰写的振动检测系统，是它的一个重要的应用（6）。本研究设计光栅传感系统检测表面结构的应变响应，得频谱曲线的频谱分析结构应变测量，参数结构的固有频率，阻尼比和反应模式识别和表面振动法获得。这可以提供技术支持，为进一步阻尼。2、 FBG振动测试系统的设计与可行性测试a. 光栅测试系统的设计 图1为

4、显示组成的测试系统。本检测系统包括传感器，表面振动光纤布拉格光栅解调器装置。本材料的表面是固定在摇篮聚氯乙烯树脂。大小表面板400毫米1000毫米，厚1.5毫米。振动表面板加上一个激励器，光纤光栅传感器嵌入在表面用胶水粘贴，MOI中是作为光纤光栅解调器。检测过程包括：解调器检测地表形变应变响应曲线，获得频谱曲线通过光谱分析的结构使用应变测量。可以确定的结构参数包括自然频率，阻尼比和反应模式。1MOI解调器2励磁3光纤光栅传感器的解调器图1 振动测试系统 板的表面是由放置在悬臂结构的测试系统，一个边缘表面是固定的，其他是不固定的。根据振动理论，该方程可以建立了： （1） 在这里r是指为振动模式r

5、=1，2，3······ ，和C1表示边界定数 方程组（1）由拉普拉斯变换可以得到方程（2）： （2） 该系统单位冲激响应的传递函数如方程（3） （3） 运动时是一个叠加系统包括二阶和一阶系统与上述方程。b.光纤光栅传感器检测的可能性： 表面振动过程中的波传播不同的材料。光纤光栅传感器的封装，地表移动过程从表面扩散传感器位置需要通过表面和胶水一层环氧树脂板。这些材料的速度是： (4) 在'E'是指弹性模量，''是材料的密度 波速度的几个材料显示在表1表1波的传播速度的材料材料环氧树脂（米每秒）胶水（米每

6、秒）传播速度70014507001450 式（5）是传播耗时: (5) 振动系统响应时间的波通过从一端到另一显示 解调器的采样频率为250赫兹，一个采样间隔时间 当振动的传播时间远小于系统采样时间，系统可以忽略传输延迟时间可以验证测试表面系统是可行的。3、 实验数据a. 静态的试验数据如下 图2显示了光栅测试系统的平衡特性图2 幅频特性的平衡 试验数据表明，振动的能量从零至120 Hz，几乎等于在静止状态。随机的信号误差造成了随机信号的频率振动b.在给定频率下的测试 如果振动信号为正弦波，方程（6）表示信号： （6） 当控制信号的频率是2.5赫兹，图3显示l了光纤光栅传感器的时域波形图3 在正

7、弦信号的时域波形图3表明，4秒的时间里有十个振动周期所以一个振动周期时间是0.4秒，频率是2.5赫兹，观察振动频率时域分析是2.5赫兹。测量波形锯齿形状是由于高频率信号干扰。图4显示了在正弦信号它的幅频快速傅立叶变换特性图4 正弦信号的幅频特性 频率2.5赫兹时系统振动的能量是最大的，在频率5赫兹，7.5赫兹和10赫兹时有微量的干扰C.在共振频率下的测试： 图5显示在谐振频率为2.3赫兹时振动的域波形。 与图3相比频率干扰波小的共振频率的时域分析，它是周期时间是0.43秒测量振动频率是2.3赫兹的时域分析图。图5 在时域的共振频率 图6显示了共振频率的快速傅立叶变换幅频特征 图6 共振频率的幅

8、频特性 频率2.3赫兹时系统振动的能量是最大的，频率在4.2hz，6.8hz和9.2hz有小数量干扰的。d.在增加相同振幅的系统 图7显示振动形状时振幅已增加的频率在2.3赫兹 图7 在时域幅值的增加 振动的能量越来越大及时间信号周期是不变的e.随机振动波形采样 图8显示在一分钟内随机振动的振动信号。振动形状显示随机振动仍然是一个周期性运动。这是一个叠加形状的多阶简谐振动。有六个周期内的一二。因此，周期时间是0.1667秒，随机信号中包含的能量运动的组成部分及6赫兹的振动频率。而其他low-movement组件也包括。图9表明其傅立叶变换验证图8 随机振动信号的采样图9 对随机振动的幅频特性

9、这个信号所包含的能量分量较大运动是0.5赫兹，2.5赫兹，3赫兹和6赫兹如图9显示。它还含有少量其他成分能源和能源在6赫兹的频率是最高的信号幅度。5、 总结 该系统使用的光纤光栅传感器实现布拉格表面振动试验。光纤光栅传感器的速度很快，精度高，但检测到的频率是有限的光纤布拉格光栅解调频率。实验数据表明，表面装置测试系统可以识别主要参数的表面振动的周期，自然频率，振幅。.参考文献1. K B SHIN, C G KIMC S HONG, et al. Thermal distortion analysis of orbiting solar array including degradation

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