动态应变测量解析

1、动态应变测量解析一般表达形式1简谐周期性动应变一、周期性动态应变 式中：T 变化周期n 任意整数ty(t)oT51522复杂周期性动应变ty(t)oT复杂周期信号的包括基波频率与各高次谐波的频率，即53n=1,2,)产生：瞬态载荷1瞬变性动态应变二、非周期性动态应变 特点：波形是单个脉冲或迅速衰减的震荡曲线冲击、爆破ty(t)oty(t)o特点：2准周期性动态应变由假设干个简谐周期性动态应变叠加而成 虽是非周期的，但某些性质及处理方法复杂周期性动态应变一样。三、随机性动态应变 特点：ty(t)o 对非确定性动态应变，要选用频率响应范围很宽的测量记录系统，进展大量重复试验，根据统计规律进展研究。

2、 周期性动态应变和瞬态性动态应变都属于确定性动态应变，假设不考虑误差影响，重复测试时，每次结果都是形同的。变化规律不能用明确的数学关系描绘 随机性动态应变一般含有非常丰富的频率成分，测量时从应变计开场，整个测量系统的频率响应特性都应符合要求。大量重复实验的数据表现存在一定的统计规律性5-2 应变计的 动态响应和疲劳寿命 构件上应变传播的两种形式一、应变计的动态响应构件外表粘结层和基底应变计敏感栅沿应变计栅长方向传播时间短分析重点设构件外表上应变分布为栅长中点 A 处的应变值为ty(t)oxAl5455A 点读数应变为栅长中点 A 处的应变值相对误差为ty(t)oxAl栅长中点 A 处的应变值为

3、由于应变计的输出与被测应变频率之间的关系，称为应变计的频率响应特性。55565758即 时，近似为 当 ，于是由于应变波在材料中的传播速度是常数，所以有591）若给定允许的相对误差 和被测动态应变的最高频率 fmax,则可得出应变计允许的最大栅长l。 假设被测动态应变的频率远小于此数值，应变计的动态相应误差可忽略不计。2）若给定允许的相对误差 和应变计栅长l，可确定应变 计允许的极限频率fmax。例如：应变波在钢材中的传播速度 ，给定允 许的相对误差 ，应变计的栅长 l=5mm， 则应变计允许的极限频率fmax为：二、应变计的疲劳寿命一般应变计在常温下动态应变计可达寿命与应变幅值有关595-3

4、 动态 应变测量的标定和施行 应变计一、动态应变测量的仪器系统静动态应变计0200Hz动态应变计0200kHz超动态应变计200kHz磁带记录仪频谱分析仪笔式记录仪存储式示波动态数据采集分析系统虑波器二、动态测量的标定对于工作频率不高的情况1、静态标定原理应变值的电标定模拟应变信号标准电信号传输给记录仪原理应变值的机械标定应变仪测量机械装置应变信号传输给记录仪对于较高频率的动态应变2、动态标定原理应变仪测量标准试件动应变传输给记录仪5-4 动态应变测量中的干扰与防干扰措施 一、干扰的分类及特点干扰分类干扰特点电磁干扰工频干扰无线电干扰静电干扰测量导线与干扰源之间的漏电容地电压、地电流干扰接地保

5、护工厂的高电压、雷电测量仪器之间的干扰各仪器的实际载波频率不同二、干扰源的检查仪器内部因素本身漂移多台仪器间干扰未加载接线有信号输出说明通过应变计及导线进入标准无感电阻代替应变计假设干扰消除，那么为应变计原因加载后卸载有零票直流干扰假设干扰仍在，那么为外界对导线影响，通过挪动导线位置或改变走向查找往往发生在发动机或电动机开动或关闭时 三、抑制干扰的措施电磁、静电干扰导线绞扭减少干扰磁通的耦合面积采用三芯、四芯屏蔽线地电压、地电流干扰信号电路必须一点接地仪器之间的干扰强迫各台仪器载波频率同步调整应变仪的震荡频率，使其接近其他干扰措施使用滤波器增大测量导线与干扰源间隔 对干扰源采取屏蔽、接地等应变

6、仪使用供电电池时，采用浮空尽可能缩短测量导线长度5-5 动态应变的记录曲线与修正 一、记录曲线幅高为 h 所对应的应变值为前标定记录H 1B时标零线记录曲线后标定记录H 2H 3H 4h 1h 2b周期B 周期记录长度510511二、曲线修正1、零线修正与静态应变修正一样原因输出漂移引起零线的挪动处理根据零线挪动与时间成正比 ，这点计算挪动量记录时间零线移动2、应变测量值修正5-6 动态应变的数据分析 一、周期性应变信号 根据波形图，除了确定应变的幅值 和基频 f1 外，还需计算频谱，为此，将复杂周期应变改写成式中： 、an、bn 称为傅里叶系数，按下式计算512513514515这样，第 n

7、 次谐波的幅值 和相位 可由 an、bn 确定如下因此，计算周期信号的频谱即为确定 时间历程的傅里叶系数。516517t10titN-1将基波周期 T 分为 N 等分，时间间隔为 ， ， ，频率为T 那么傅里叶系数计算公式为518519520521设傅里叶级数的项数 n 为 m ，则包括 在内的傅里叶系数共有2m+1个。由 N 个数值来确定 2m+1 个系数，则要求 。故所得到的最高谐波次数不超过 次 。 如取N=12时，最多只能求得信号的6次谐波，这时 的级数展开式为 。二、瞬变性应变信号 瞬变性信号可看成周期 T 趋近于无穷大时的周期信号，傅里叶积分的形式为式中： 、f1 为基频， 是三角函数的复数形式，令代入式522)并合并右边项，那么有522523524由式514)、515和523，可得525Cn 为 复数频谱分量，写成526525式中复数模 Cn 及幅角 分别等于信号第 n 次谐波的振幅及相位 为了描述 时应变信号频谱分布的密度，将复数频谱分量 Cn 除以频率间隔，得当 时，有527 称为 信号的频谱密度。这时式524)求和运算变为积分运算524528 称为 的傅里叶几分变换。 称为 的傅里叶逆变换。有529 模与 幅角分别称为应变信号的幅值谱密度和相位谱密度。 实测