关于测量的常见问题-第3部分“锤击测量和脉冲锤芯片”

本测量专栏收集了您经常向我们的客户咨询室询问的问题，并介绍了答案。我们将继续讨论使用脉冲锤测量锤击的主题。

冲击锤带有几种尖端芯片。一般来说，想要测量高频带的时候使用硬的芯片，测量低频的时候使用软的芯片。这次我们将介绍每个芯片撞击时的时间轴波形和功率谱，并解释正确使用芯片的必要性。

冲击锤打击力的时间轴波形和功率谱

冲击锤打击力的时间轴波形和功率谱 (一例) 如图1、图2所示。黄色表示使用中等碎屑 (塑料)，红色表示使用超级软碎屑 (红色) 。这些波形的频率范围为20 kHz,采样点数为8192个点，放大X轴进行显示。

中等尖端 (塑料) 的最大击打力约为96 N,超级软尖端 (红色) 的最大击打力约为29 N,这表明使用硬尖端会增加更大的力。从功率谱可以看出，对于中等芯片 (塑料)，频率分量增加到约1100 Hz,对于超级软芯片 (红色)，频率分量增加到约290 Hz。

打击力的时间轴波形和频带

使用锤击测量频率响应函数和固有频率时，请根据要测量的频带选择脉冲锤头。即使使用相同的芯片，根据对象物的材质等打击力的功率谱也会发生变化，所以要实际打击对象物，确认打击力的功率谱和相干函数、频率响应函数。如果击打力的功率谱没有延伸到要测量的频带，或者相干函数很低，请尝试将芯片更换为更硬的芯片。

相反，如果它扩展到比必要更高的频率，高频率分量的影响将使要测量的频带的S/N变差，并且由于以下原因，将难以调整触发检测级别，因此请使用软芯片。

在FFT分析器中，降低频率范围会应用低通滤波器，该滤波器会截断比时间波形中频率范围更高的频率分量。因此，如果在较低频率范围内测量包含高频分量的时间波形，则时间波形的高度会明显降低。

图3、图4所示为使用中型弹头 (塑料)、超级软弹头 (红色) 时，对打击力时间轴波形施加低通滤波器后的波形。

对于原始波形，中型芯片 (塑料) 的最大时间波形 (图3) 为96.1 N, 2000 Hz时为95.6 N, 500 Hz时为64.9 N, 200 Hz时为29.1 N。应用低通滤波器 (消除高频分量) 后，振幅减小。因此，如果通过这样的打击力进行测量，测量结果的S/N会变差。此外，由于振幅较小，每次更改频率范围时都需要重新调整触发检测级别。

超级软芯片 (红色) 的时间轴波形 (图4) 的最大值在原始波形中为28.8 N,在2000 Hz时为28.8 N,在500 Hz时为29.2 N,在200 Hz时为26.0 N。由于频率成分原本只有约290 Hz,因此即使施加低通滤波器，振幅也不会变化。因此，频率范围的变化不要求重新调整触发检测级别。

总结

本次介绍了使用不同硬度的2种芯片(中软芯片)时，脉冲锤打击力的时间轴波形和功率谱，以及对其施加低通滤波器后的时间波形。
如果在测量低频带时使用硬芯片，则测量结果的S/N变差，并且难以调整触发检测电平，因此选择与要测量的频带匹配的芯片很重要。

(摘自2015年8月27日发行的电子邮件杂志)