解释结构振动问题的 FFT 结果

信息处理 fft 信号分析
2022-02-04 13:45:10

系统:悬臂梁式型号,末端带有加速度计。光束基座在振动台上以各种频率以谐波方式被激发。这导致梁中的振动。加速度计为 ICP 型,详情请点击此处该加速度计连接到兼容的 FFT 分析仪,制造 OROS-34,详情请点击此处

结果: 响应图 - 加速度与时间

响应图 - 加速度 v/s 时间

上述信号的 FFT 图 - 加速度与频率的关系

上述信号的 FFT 图 - 加速度与频率的关系

问题: 我想了解原始信号的FFT是什么意思。例如,我听说加速时间信号的 FFT 会给出系统的固有频率,因为固有频率的贡献最大。所以 FFT 图中的尖峰应该对应于固有频率。

任何人都可以为上述理论提供一些参考吗?

如果这是真的,那么无论基本激励是什么,结构的固有频率都不应改变,其他频率的 acc-freq 曲线中的尖峰应该与这个匹配。这也不会发生。

更好的图像:

加速度与时间的关系图,激励频率为 15Hz,位移幅度为 50mm。 在此处输入图像描述

先前曲线的 FFT 图,即加速度与频率的关系 在此处输入图像描述

图像 FFT 图像中的垂直红线是在峰值处读取 X 和 Y 坐标的标记。

根据建议的方法和理论,结构的振荡频率应与强制频率相同,但 FFT 峰值远非如此。

承诺:不再编辑。:)

3个回答

如果光束处于扫描波的激发下,则响应的 FFT 中的峰值不一定是光束的固有频率。作为一个极端,如果您以恒定频率 omega 激发光束,则您的加速时间历史的 FFT 将在 omega 处具有主导峰值。

但是,如果光束处于随机激励或脉冲状态,则 FFT 中的第一个峰值将是您的固有频率。还有一种方法叫“拾峰法”来找出固有频率。这是一个参考:谷歌书籍

为了检查系统的谐振,我们应该得到 FRF(频率响应函数),即输入 fft 与输出 fft 的比值。输出信号的 fft 取决于输入信号的签名。只有输出信号的fft,我们不能坚持选择频率是谐振。

振动分析通常使用系统的稳态响应来完成。我假设您的上时域图是您尝试测量的系统的输出,基于谐波输入之一。换句话说,您正在用一系列谐波激励(例如:输入 1f、测量输出/采用 FFT、输入 2f、测量输出/采用 FFT、输入 3f、测量输出/FFT 等)撞击悬臂梁底座。类似于以下链接中的描述(参见第 5.4.6 节):

http://www.brown.edu/Departments/Engineering/Courses/En4/Notes/vibrations_forced/vibrations_forced.htm

因此,FFT 结果应该向您显示幅度与频率响应的关系(类似于链接中显示的图表),您可以从中获得系统的固有频率和阻尼系数。

但应该注意的是,振动分析是一个复杂而广泛的领域。对于不同的结构、机械等有很多专业知识,你的方法应该适合问题。