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关于测量的常见问题-第1部分“锤击和触发器”

从这时起,我们将在测量专栏中收集您经常联系我们客户咨询室的问题,并介绍答案。

冲击锤是内置力传感器的加振锤,用于测量结构物的固有频率和进行模式分析。在测量对象物上安装加速度检测器等振动传感器等,用冲击锤打击 (锤击),根据得到的力信号和振动信号,使用FFT分析仪等分析装置测量频率响应函数和相干函数。根据其结果,可以求出固有频率和衰减比,进行模式分析。

在锤击测量中,将力信号作为触发源,与力信号同步获取数据。但是,如果不根据实际信号适当设置分析装置,则不会触发,无法获取数据。因此,本次将介绍锤击测量中分析装置的设置方法。

初始化分析器设置

分析装置可用于各种测量,具有与各种测量相匹配的各种功能。如果用于特定测量的分析设备仍设置为用于该测量,或者未用于锤击的设置为ON,则除非更改为锤击测量,否则将无法获取正确的数据。您不知道应该返回哪个设置,特别是当设置被另一个用户使用时。

因此,在使用FFT分析器等分析设备时,最好先初始化分析设备设置,然后仅重新配置用于锤击测量的功能。完成一系列设置后,将设置保存在项目文件或面板条件中,然后从下次读取并测量它。

特别是对于以下设置,如果设置不适合锤击测量,则会导致无法正确捕获数据。

自动量程功能

根据输入信号的大小自动更改电压范围 (输入范围) 的功能。锤击的情况下,不施加打击的时候信号很小,所以电压范围设定为最小值。自动档无法追踪瞬间施加的打击信号,所以自动档功能设定为OFF。

A/D over (输入over) 取消

示例条件设置中的设置项目。发生输入过多时,不导入数据的功能。该功能在实际测量时很有用,但在分析设备调整完成之前可能会出现输入过多的情况,因此在调整完成之前应将其关闭。

图表Y比例

设置为“默认”。当设置为“缺省”时,图形的Y标度与电压范围值相关。如果电压范围不正确,或者脉冲击锤或传感器工作不正常,仅输出很小的信号,则数据将消失,因此异常很容易被察觉。

微积分功能

是积分加速度信号,转换成速度和位移信号等的功能。确认脉冲锤和传感器发出的信号时,微积分功能关闭。设置完成并且确认锤子和传感器的原始信号正确测量后,根据需要设置微积分功能。

锤击测量的临时设置

首先,将冲击锤和加速度检测器等连接到分析装置上。

之后,临时设定锤击测量用的分析装置。首先,将其设置为可靠触发的条件,然后根据实际信号和条件调整设置。

输入设置

设定输入设定中的CCLD (是否给锤子等内置的前置放大器供电) 项目。如图1-1所示,脉冲锤直接连接到分析装置时为ON,如图1-2所示,通过电源单元等连接时为OFF。连接了加速度检测器等的通道也同样设定。

  • 图1-1脉冲锤与分析装置的连接 (不使用电源单元传感器放大器时)
    图1-1脉冲锤与分析装置的连接 (不使用电源单元传感器放大器时)
  • 图1-2脉冲锤与分析装置的连接 (使用电源单元传感器放大器时)
    图1-2脉冲锤与分析装置的连接 (使用电源单元传感器放大器时)

单位校正

在“运输特性表”中检查脉冲锤子的灵敏度,并为连接锤子的通道设置单位和灵敏度。在这里输入使用最硬芯片时的灵敏度。如果有扩展器,请输入附加扩展器的灵敏度。如果锤子的灵敏度为2.3mV/N,则将单位名称设置为“N”,EU类型设置为“V/EU”,EU值为单位换算成V/N后的灵敏度值“0.0023”。保留0 dB参考值为1,偏移量为0 dB。连接了加速度检测器等的通道也要配合检测器的灵敏度。

窗函数 (窗口函数)

将所有通道的窗函数设定为矩形窗口 (矩形窗口) 。使用指数窗口或力窗口时,请在完成所有设置后进行更改。锤击测量不使用汉宁窗或平顶窗。

频率范围

将频率范围设置为较高的值,例如20 kHz或5 kHz。在检查脉冲锤和触发功能的操作时,我们将其降低到实际使用的频率范围。

触发器设置(图2-1;图2-2)

将输入通道设置为脉冲锤连接通道,检测级别为5%,滞回性为2%。您可以保留默认触发位置“-32”。

  • 图 2-1 触发设置(DS-3000声学振动解析系统)
    图 2-1 触发设置(DS-3000声学振动解析系统)
  • 图2-2触发器设置 (CF-9000系列FFT分析器)
    图2-2触发器设置 (CF-9000系列FFT分析器)

调整电压范围

在冲击锤的前端安装最硬的芯片。如果锤子附带有延长器,请安装延长器。使用电源单元或传感器放大器的情况下,打开那个电源。

将分析器的电压范围设置为最低范围。对于DS-3000系列,10 mVrms范围是最小的范围。CF-9000系列是1 Vrms范围。

用冲击锤打击测量对象物。冲击锤是以自重落在对象物上的感觉进行打击。保持一定的掉落高度的话,可以用一定的力量敲打。解析装置主体的输入过LED发出红色光的情况下,提高电压范围一段再次打击。提高电压范围,直到输入过度不亮为止。

对于连接了加速度检测器等的其他通道,也同样调整电压范围。

脉冲击锤动作确认

在分析器的屏幕上,显示已连接脉冲锤头的通道的时间波形和功率谱。打开分析器上的TRIG (触发器) 按钮,按START按钮,然后使用脉冲锤打击物体。应该触发和更新波形。触发后,按STOP按钮停止。

没有触发的情况下,请试着从更高的位置用力击打,准备比测量对象物更硬的东西试着击打等。如果在这种情况下没有触发,则可能发生故障,例如电缆中断或锤子。

调整触发器检测级别

打开触发器条件配置对话框以设置触发器检测级别。DS-3000系列时按 [输入输出设定菜单] ⇒ [触发器条件设定] ⇒ [内部触发器] 的Open按钮。CF-9000系列的话,操作 [HOME] ⇒ [输入] ⇒ [触发器] ⇒ [Int Trigger] 。

将触发检测级别设置为脉冲锤发出的最大力波形的1/2至1/3的高度。滞回值通常可以为2%,但如果您将触发器检测级别的值设置为低于5%,则应将滞回值设置为低于检测级别的一半。

单击触发条件设置对话框中显示的波形可更改触发检测级别和位置。触发位置通常设置在容易看到力波形的位置,例如-32或-100。如果通过单击波形更改了位置,请将其恢复为原始值。

关闭对话框,然后重新启动分析器,使用脉冲锤击以确保触发。

调整芯片、扩展器

调整安装在冲击锤前端的芯片。

检查脉冲锤力信号的功率谱。如果频谱增加到比实际要测量的频带更高的频率,请将脉冲锤头更换为软一级,然后再次测量,在触发条件设置屏幕上检查力波形的最大值,并将触发检测级别重新调整为最大力波形。

如果确定要使用的芯片,则可以将其更改为该芯片,但如果由于更改而不再触发触发器,请使用上述方法将芯片一步一步地更改为软芯片,请重新调整触发器检测级别。

如果不使用扩展器,请移除扩展器并检查是否触发。如果没有触发,请重新调整电压范围。如果它似乎仍然没有触发,请尝试降低触发检测级别和滞后。

如果更改了使用的芯片或扩展器,请查看脉冲锤头的出厂特性表并更改单位校准设置的灵敏度。

调整频率范围

频率范围也会根据想要测量的频带进行变更,但是如果突然降低频率范围的话,有可能不会触发。在这种情况下,请恢复频率范围一次,在频率范围降低2~3级 (原始范围的一半左右) 的状态下再次测量,并重新调整触发检测电平。然后,将频率范围进一步降低2~3级并重复测量和调整。请注意,更改触发检测级别时,请重新设置滞后。

其他调整

如果在触发条件设置屏幕上看到的力波形较小,请尝试将电压范围降低1级。如果打击后没有发生输入过度的话,可以在那个范围内测量。更改电压范围后,请在触发条件设置屏幕上设置触发检测电平和滞后。

如果您在“触发条件设置”屏幕上看到较小的力波形,可以通过将脉冲锤头的尖端更改为更软的力波形来改善这种情况。如果芯片较软,则产生的力的频带较低,因此请检查实际的频率响应函数和相干性函数的测量结果,以确定更换芯片是否有问题。

总结

实际测量频率响应函数等的程序将继续,但这次我们介绍了锤击测量中直到触发的设置方法。

一旦触发并且可以测量,改变测量对象或改变条件通常不会触发。在这种情况下,我希望本专栏会有所帮助。

(摘自2015年4月23日发行的电子邮件杂志)