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TML傳感器及采集儀在振動臺試驗中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-02-01 瀏覽次數(shù)：1014 來源：歐美大地

摘要：

振動臺廣泛應(yīng)用于測試產(chǎn)品在壽命周期中是否能承受運送或振動環(huán)境因素的考驗，也能確定產(chǎn)品設(shè)計及功能的要求標(biāo)準(zhǔn)。振動試驗臺的分類與應(yīng)用有哪些？又有哪些必要的測試設(shè)備呢？

 

| 振動臺 |

 

振動臺能夠提供產(chǎn)品在制造、運輸及使用過程中的振動環(huán)境，鑒定產(chǎn)品是否有承受此環(huán)境的能力，用于發(fā)現(xiàn)早期故障，模擬實際工況考核和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗。振動臺廣泛應(yīng)用于國防、航空、航天、通訊、巖土工程、電子電器、汽車制造等行業(yè)。振動測試的目的，在于實驗中做一連串可控制的振動模擬，測試產(chǎn)品在壽命周期中，是否能承受運送或振動環(huán)境因素的考驗，也能確定產(chǎn)品設(shè)計及功能的要求標(biāo)準(zhǔn)。

 

 

| 振動臺分類 |

 

振動試驗臺主要有3類：機(jī)械式振動試驗臺、液壓式振動試驗臺和電動振動試驗臺。

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機(jī)械振動試驗臺：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成動能。

特點：推力大、波形差、價格低廉，適用于低頻（5Hz-80Hz）疲勞實驗。

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電動振動試驗臺：把電能轉(zhuǎn)換成動能。

特點：工作頻率寬（從幾Hz到幾千Hz）波形好、控制方便、價格較貴，是一般試驗室中例行試驗常用的品種。

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液壓振動試驗臺：把液壓能轉(zhuǎn)換成動能。

特點：低頻（超低頻）、推力大、負(fù)載能力強(qiáng)、控制方便，但工作上限頻率低（一般以幾十Hz到幾百Hz為上限），價格昂貴。

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電液式振動臺。

使用的頻率范圍為直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力6000kN，振動波形為正弦、三角、矩形、隨機(jī)，可做大沖程試驗，與輸出力（功率）相比，尺寸相對較小。

 

| 振動臺相似模擬試驗 |

 

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試驗?zāi)康?/strong>

研究結(jié)構(gòu)物的動力特性、設(shè)備抗震性能、檢驗結(jié)構(gòu)抗震措施等方面。同時在原子能反應(yīng)堆、海洋結(jié)構(gòu)工程、水工結(jié)構(gòu)、橋梁工程等領(lǐng)域也起著重大作用。

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基本原理

將實驗對象放在一個足夠剛性的臺面上，通過動力加載設(shè)備使得臺面再現(xiàn)各種類型的振動（地震）波，并使實驗對象隨之產(chǎn)生類似地震作用下的振動。

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主要組成（液壓伺服振動臺為例）

液壓源系統(tǒng)、激振器、伺服模擬控制器、臺面、計算機(jī)控制系統(tǒng)、試驗傳感器、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)等。

 


 

振動臺試驗應(yīng)用案例

 

橋梁抗震性能試驗

 

近年來研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)Φ卣饎拥念l譜特性十分敏感，地震響應(yīng)差異較大，且橋墩墩底較墩梁固結(jié)處對行波效應(yīng)更為敏感，因此通過振動臺試驗研究在役連續(xù)剛構(gòu)橋發(fā)生材料性能劣化后的地震響應(yīng)是必要的。

選?、蝾悎龅氐卣鸩‥l Centro波，Ⅲ類Taft波。試驗按從小到大的順序輸入地震波峰值加速度，依次對結(jié)構(gòu)模型施加125~1000gal的峰值加速度來對應(yīng)實際地震烈度的6(0.05gal)~9度（0.4gal）。主要監(jiān)測項為加速度與位移的峰值。

 

 

擋結(jié)構(gòu)抗震性能試驗

 

懸臂式擋土墻作為一種輕型支擋構(gòu)筑物，應(yīng)用于公路、鐵路和城市交通等生命線工程。該結(jié)構(gòu)依靠墻體和墻底板上部填土(包括荷載)的重量保持穩(wěn)定，進(jìn)而共同抵抗填土側(cè)向推力，具有自重輕、施工快速、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好等特點。

 

 

主要監(jiān)測項為擋土墻的內(nèi)部土壓力、加速度、動位移和應(yīng)變。

 

 
 

 

古建筑動力學(xué)響應(yīng)試驗

 

以西安小雁塔為例，對磚石古塔進(jìn)行地震模擬振動臺試驗是研究其整體抗震性能有效手段。利用1/8縮尺比例的結(jié)構(gòu)模型，對其進(jìn)行了模擬地震振動臺試驗，分析其在不同地震波、不同地震加速度下的破壞形態(tài)、動力特性、動力響應(yīng)及其變化規(guī)律，可為類似磚石古塔結(jié)構(gòu)的研究和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

 

 

 

汽車整車/白車身NVH試驗

 

NVH（Noise、Vibration、Harshness）是指噪聲、振動與聲振粗糙度，是衡量汽車制造質(zhì)量的一個綜合性問題。車輛的NVH問題是國汽車業(yè)各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)關(guān)注的問題之一。有統(tǒng)計資料顯示，整車約有1/3的故障問題和1/5的售后問題是和車輛的NVH問題有關(guān)系，而各大公司有近20%的研發(fā)費用消耗在解決車輛的NVH問題上。

 

 

 

機(jī)械零部件疲勞試驗

 

疲勞試驗可以預(yù)測材料或構(gòu)件在交變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，一般該類試驗周期較長，所需設(shè)備比較復(fù)雜，但是由于一般的力學(xué)試驗如靜力拉伸、硬度和沖擊試驗，都不能夠提供材料在反復(fù)交變載荷作用下的性能，因此對于重要的零構(gòu)件進(jìn)行疲勞試驗是必須的。

金屬材料疲勞試驗的一些常用試驗方法通常包括單點疲勞試驗法、升降法、高頻振動試驗法、超聲疲勞試驗法、紅外熱像技術(shù)疲勞試驗方法等。

 

 

振動臺試驗傳感器及設(shè)備

 

三軸應(yīng)變式加速度傳感器

ARM-A-T小型3軸電阻應(yīng)變式加速度傳感器，可用于機(jī)械、汽車、船舶、土木工程和建筑領(lǐng)域中。

特點：

  • 小型輕量級的應(yīng)變式傳感器
  • 重量和體積為常規(guī)傳感器的1/2
  • 三軸的重心位置一致

單軸加速度傳感器

ARF-A加速度傳感器用于測量機(jī)械、汽車、船舶、土木工程結(jié)構(gòu)和建筑物等受振動時的加速度。該傳感器小型輕量，并可測量直流電平。

特點：

  • 直流電平測量
  • 結(jié)構(gòu)緊湊
  • 易于安裝

低頻拾振器

BY-S07型低頻振動傳感器可用于如下情況的低頻振動監(jiān)測：

  • 地面和各種結(jié)構(gòu)物的脈動測量及振動監(jiān)測。
  • 一般工程結(jié)構(gòu)如橋梁、樓房、港口、大壩、海洋平臺、風(fēng)塔風(fēng)機(jī)等各種振動試驗中的振動測量及監(jiān)測。
  • 諸如水輪發(fā)電機(jī)組等大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動測量。
  • 隔振平臺等的微弱振動測量和隔振效果評價。
  • 諸如懸索橋等高柔結(jié)構(gòu)的超低頻大幅值測量。
  • 其他低頻超低頻振動測量。

頂桿式位移傳感器

SDP-E位移傳感器是一種一般用途的應(yīng)變型傳感器，采用產(chǎn)生應(yīng)變的懸臂式設(shè)計，該傳感器可在對很小位移保持高靈敏度的同時實現(xiàn)穩(wěn)定測量。SDP-200E/-300E還提供具有兩個獨立輸入/輸出的雙輸出型號。

特點：

  • 便于視覺觀察
  • 穩(wěn)定性       
  • 易于操作

拉線式位移傳感器

DP-G位移傳感器設(shè)計用于大位移量的測量。一條不銹鋼絲被拉伸出用來測量位移，發(fā)生位移與否鋼絲張力都是恒定的。該傳感器小型輕量，精確度高。

特點：

  • 小型輕量
  • 大位移量測量
  • 鋼絲張力恒定
  • 鋼絲松脫的防范機(jī)制提高了穩(wěn)定性
  • 易于操作

激光位移傳感器

激光位移傳感器憑借直徑微小的測量光斑，可從較遠(yuǎn)距離對被測物體進(jìn)行測量，適用于結(jié)構(gòu)小巧的零部件的精度測量。

荷載傳感器

CLL-NA載荷傳感器擁有平面的荷載承載面，適用于圓柱混凝土試樣的載荷試驗，試驗時將圓柱混凝土試樣直接放置于承載面上。與壓縮計共同使用，可同時測量荷載和應(yīng)力。

特點：

  • 不同尺寸的試樣有標(biāo)記來指導(dǎo)放置
  • 易于操作

應(yīng)變片

TML公司專業(yè)生產(chǎn)各類型應(yīng)變片，專門用于不同的被測測量。其中有專用于混凝土、巖石等材料的專用應(yīng)變計。

  1. 用于混凝土表面的長柵長應(yīng)變片
  2. 用于混凝土表面的長柵長金屬基底應(yīng)變片
  3. 混凝土/砂漿的內(nèi)部應(yīng)變測量：PMF系列

應(yīng)變式傳感器

KM系列應(yīng)變傳感器設(shè)計用于混凝土、砂漿、合成樹脂等材料固化過程中的應(yīng)變測量。

特點：

  • 可用于擋土墻、鋼支柱、板樁等的表面應(yīng)變測量
  • 自溫度補償傳感器，線性熱膨脹系數(shù)接近混凝
  • 低彈性模量允許在固化的早期階段進(jìn)行內(nèi)部應(yīng)變測量

微型土壓力計

PDA-PB和PDB-PB超小壓力傳感器的敏感元件直徑為7.6mm，厚度為2mm，并且擁有簡單的防水結(jié)構(gòu)，因此可用于短時間的水下測量。

特點：

  • 小型，易于操作
  • 模型測試的理想選擇，可用于水下測量

微型孔隙水壓力計

KPE-PB小型孔隙水壓力計可用于模型試驗中的孔隙水壓力測量，具有抗側(cè)向壓力的雙重結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)精確測量。

特點：

  • 雙重結(jié)構(gòu)不受外部側(cè)向壓力影響
  • 結(jié)構(gòu)小巧，易于操作

 

動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)

TMR-300系列是一款小型多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可根據(jù)測量目的連接多種傳感器測量單元。它小型輕量，不僅可以在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)如機(jī)械、橋梁等有限空間內(nèi)輕松安裝，而且可實現(xiàn)移動物體如汽車、飛機(jī)和船舶上的測量。

主要參數(shù)：

  • 支持多種傳感器輸入，如應(yīng)變、溫度、電壓、轉(zhuǎn)速等
  • 最多測量80通道（同步連接4臺控制單元最多可測320通道）
  • 單元間的分布連接
  • 支持高分辨率模式（0.1×10-6）（全橋應(yīng)變單元和應(yīng)變1G2G4G單元）
  • 采樣速度最高達(dá)100kHz
  • 提供USB和LAN接口
  • 最大支持32G SD卡
  • 斷電恢復(fù)后自動重啟測量
  • 配備UPS電路
  • DC電源供電
  • 結(jié)構(gòu)緊湊防振，適于車載測量
  • 可根據(jù)需要組合多種測量單元

振動信號采集與分析系統(tǒng)

德維創(chuàng)通用型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是目前性能比較綜合的動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其配合不同的采集板卡，可測量應(yīng)變、電壓、電流、IEPE、電阻、電位計等不同信號?？啥嗤ǖ劳綔y量振動信號。A系列一體化機(jī)箱設(shè)計，集成了數(shù)據(jù)采集與分析。使測量更加便攜和方便，隨時隨地都能進(jìn)行復(fù)雜的測試和數(shù)據(jù)分析處理。

主要參數(shù)：

  • 每通道采樣率：200kHz
  • 集成數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，一體機(jī)設(shè)計
  • 內(nèi)部存儲120GSSD
  • 接口類型：網(wǎng)絡(luò)接口
  • 電壓: 最高量程±10V,單端或差分輸入,AC/DC耦合
  • 橋路: 全橋/半橋/1/4橋,帶橋路校準(zhǔn)功能
  • ICP: 4 mA 恒流源激勵
  • 溫度: Pt100 ~ Pt 2000
  • 電位計:10 Ω~ 30 kΩ 電阻

 

 

 

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