振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)以及自動(dòng)調(diào)整方法
【專利摘要】振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)，包括處理器、信號(hào)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器、激振器、加速度傳感器、電荷放大器、示波器、支撐裝置；構(gòu)件與激振器固定連接；處理器控制信號(hào)發(fā)生器輸出幅值和頻率均獨(dú)立且連續(xù)可調(diào)的正弦激勵(lì)信號(hào)；處理器包括電壓波形讀取模塊，電壓識(shí)別模塊，和振級(jí)檢測(cè)模塊，及臨界閾值設(shè)置模塊。振級(jí)自動(dòng)調(diào)整的方法包括將構(gòu)件與激振器固定連接；在振級(jí)檢測(cè)模塊中設(shè)置參數(shù)值；電壓波形讀取模塊獲取示波器顯示的電壓波形；電壓識(shí)別模塊獲取電壓峰值；處理器確定振動(dòng)時(shí)效的第一激勵(lì)頻率；處理器確定振動(dòng)時(shí)效的第二激勵(lì)頻率，使激振器在第二激勵(lì)頻率下對(duì)構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理。本發(fā)明具有能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測(cè)試振級(jí)，對(duì)振級(jí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)以及自動(dòng)調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)以及自動(dòng)調(diào)整方法。
技術(shù)背景
[0002]振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是機(jī)械工程領(lǐng)域中常用的殘余應(yīng)力調(diào)控方法，是對(duì)構(gòu)件施加機(jī)械振動(dòng)載荷，當(dāng)構(gòu)件內(nèi)部的殘余應(yīng)力和附加的振動(dòng)應(yīng)力之和超過材料的局部屈服極限的時(shí)候，使材料發(fā)生局部塑性變形，從而使材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力得以松弛和降低。激勵(lì)頻率越接近構(gòu)件的固有頻率時(shí)，作用在構(gòu)件上的附加動(dòng)應(yīng)力越大，即作用在構(gòu)件上的振級(jí)越大，越有利于消除構(gòu)件的殘余應(yīng)力。
[0003]尹何遲等人在〈〈振動(dòng)與沖擊 >> 雜志上的文獻(xiàn)“大橋箱型梁振動(dòng)時(shí)效工藝與效果評(píng)定”中公布了構(gòu)件經(jīng)過振動(dòng)時(shí)效處理后，構(gòu)件的固有頻率值會(huì)出現(xiàn)變小的現(xiàn)象；龔月霞等人在〈〈節(jié)能 >> 雜志上的文獻(xiàn)“振動(dòng)時(shí)效效果評(píng)定方法的探討”中共公布了構(gòu)件經(jīng)過振動(dòng)時(shí)效處理后，構(gòu)件的固有頻率值也會(huì)出現(xiàn)變小的現(xiàn)象。
[0004]現(xiàn)有的振動(dòng)時(shí)效工藝，常常選擇構(gòu)件振動(dòng)時(shí)效處理前構(gòu)件的固有頻率值作為激勵(lì)頻率，且在時(shí)效過程中激勵(lì)頻率是恒定不變的。由上述技術(shù)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，構(gòu)件在振動(dòng)時(shí)效處理過程中固有頻率值會(huì)變小，使得激勵(lì)頻率值與構(gòu)件實(shí)際固有頻率值的差值越來越大，共振效果越來越差，導(dǎo)致作用在構(gòu)件上的振級(jí)越來越小，降低了殘余應(yīng)力的消除效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測(cè)試作用在構(gòu)件上的振級(jí)，以及對(duì)振級(jí)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整，本發(fā)明提出一種振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)以及自動(dòng)調(diào)整方法。
[0006]振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)，包括處理器、信號(hào)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器、激振器、加速度傳感器、電荷放大器、示波器、支撐裝置；構(gòu)件與激振器固定連接；處理器控制信號(hào)發(fā)生器輸出幅值和頻率均獨(dú)立且連續(xù)可調(diào)的正弦激勵(lì)信號(hào)；信號(hào)發(fā)生器的正弦激勵(lì)信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)器中，驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)激振器振動(dòng)；
加速度傳感器安裝在構(gòu)件上，加速度傳感器與電荷放大器的輸入通道連接，電荷放大器的輸出通道與示波器連接，示波器與處理器連接；
處理器包括獲取示波器顯示的電壓波形的電壓波形讀取模塊，從電壓波形中獲取電壓峰值V (V)的電壓識(shí)別模塊，和將電壓峰值轉(zhuǎn)換為輸出振級(jí)的振級(jí)檢測(cè)模塊，以及振級(jí)相對(duì)變化量的臨界閾值設(shè)置模塊；
振級(jí)檢測(cè)模塊預(yù)設(shè)有加速度傳感器的靈敏度值S (pC/ms—2)，電荷放大器輸入通道的靈敏度系數(shù)S (pC/Unit)，放大系數(shù)A (Unit/V);輸出振級(jí)與電壓峰值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)，包括處理器、信號(hào)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器、激振器、加速度傳感器、電荷放大器、示波器、支撐裝置；構(gòu)件與激振器固定連接；處理器控制信號(hào)發(fā)生器輸出幅值和頻率均獨(dú)立且連續(xù)可調(diào)的正弦激勵(lì)信號(hào)；信號(hào)發(fā)生器的正弦激勵(lì)信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)器中，驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)激振器振動(dòng)； 加速度傳感器安裝在構(gòu)件上，加速度傳感器與電荷放大器的輸入通道連接，電荷放大器的輸出通道與示波器連接，示波器與處理器連接； 處理器包括獲取示波器顯示的電壓波形的電壓波形讀取模塊，從電壓波形中獲取電壓峰值V的電壓識(shí)別模塊，和將電壓峰值轉(zhuǎn)換為輸出振級(jí)的振級(jí)檢測(cè)模塊，以及振級(jí)相對(duì)變化量的臨界閾值設(shè)置模塊； 振級(jí)檢測(cè)模塊預(yù)設(shè)有加速度傳感器的靈敏度值S，電荷放大器輸入通道的靈敏度系數(shù)&放大系數(shù)輸出振級(jí)與電壓峰值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為:
2.如權(quán)利要求1所述的振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:加速度傳感器為壓電式加速度傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:支撐裝置為彈性元件。
4.使用如權(quán)利要求1-3之一所述的振動(dòng)時(shí)效振級(jí)實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整的方法包括以下步驟: (1)、將構(gòu)件與激振器固定連接；通過支撐裝置對(duì)構(gòu)件進(jìn)行支撐，以便激振器對(duì)構(gòu)件進(jìn)行激振；將加速度傳感器安裝在構(gòu)件上；接通處理器與信號(hào)發(fā)生器以及示波器之間的信號(hào)連線；接通信號(hào)發(fā)生器與驅(qū)動(dòng)器之間的信號(hào)連線；接通加速度傳感器與電荷放大器之間的信號(hào)連線；接通電荷放大器與示波器之間的信號(hào)連線；接通處理器、驅(qū)動(dòng)器、信號(hào)發(fā)生器、電荷放大器、示波器、激振器的電源； (2)、在振級(jí)檢測(cè)模塊中設(shè)置電荷放大器輸入通道的靈敏度系數(shù)為&放大系數(shù)為加速度傳感器的靈敏度值為s);在振級(jí)相對(duì)變化量的臨界閾值設(shè)置模塊中設(shè)置振級(jí)相對(duì)變化量的臨界閾值在; (3)、電壓波形讀取模塊獲取示波器顯示的電壓波形；電壓識(shí)別模塊從電壓波形中獲取





電壓峰值^;振級(jí)檢測(cè)模塊中輸出振級(jí)與電壓峰值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為
5.如權(quán)利要求4所述的用于振動(dòng)時(shí)效振級(jí)自動(dòng)調(diào)整的方法，其特征在于:步驟(4)中，處理器通過掃頻法確定振動(dòng)時(shí)效的第一激勵(lì)頻率Λ包括以下步驟:步驟(4)中，處理器自動(dòng)通過掃頻法確定振動(dòng)時(shí)效的第一激勵(lì)頻率包括以下步驟:(4.1)、處理器控制信號(hào)發(fā)生器的初始激勵(lì)頻率設(shè)置為O Ηζ，然后處理器控制信號(hào)發(fā)生器以100 Hz為步長(zhǎng)逐步增加信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率；處理器分別記錄下每一激勵(lì)頻率時(shí)作用在構(gòu)件上的振級(jí)a ;處理器得到振級(jí)a最大時(shí)的頻率；處理器記錄下該頻率，并記為fn ； (4.2)、處理器控制信號(hào)發(fā)生器的初始激勵(lì)頻率設(shè)置為(/n-100) Hz，以10 Hz為步長(zhǎng)逐步增加信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率；然后重復(fù)步驟(4.1)的過程，處理器得到振級(jí)a最大時(shí)的頻率；處理器記錄下該頻率，并記為/12 ； (4.3)、處理器控制信號(hào)發(fā)生器的初始激勵(lì)頻率設(shè)置為(/12-10) Hz，以I Hz為步長(zhǎng)逐步增加信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率；然后重復(fù)步驟(4.1)的過程，處理器得到振級(jí)a最大時(shí)的頻率；處理器記錄下該頻率和最大振級(jí),分別為振動(dòng)時(shí)效的第一激勵(lì)頻率和第一激勵(lì)頻率Z1確定的時(shí)刻作用在構(gòu)件上的振級(jí)flZ1。
6.如權(quán)利要求5所述的用于振動(dòng)時(shí)效振級(jí)自動(dòng)調(diào)整的方法，其特征在于:步驟(5)中，處理器自動(dòng)通過掃頻法確定振動(dòng)時(shí) 效的第i+Ι激勵(lì)頻率/i+1包括以下步驟: (5.1)、處理器控制信號(hào)發(fā)生器的初始激勵(lì)頻率設(shè)置為Hz，然后處理器控制信號(hào)發(fā)生器以IHz為步長(zhǎng)逐步減少信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率；處理器記錄下每一激勵(lì)頻率時(shí)作用在構(gòu)件上的振級(jí)a，得到振級(jí)a取得最大值時(shí)的頻率；處理器記錄下該頻率，并記為/(i+m ; (5.2)、處理器控制信號(hào)發(fā)生器的初始激勵(lì)頻率設(shè)置為(/α.+1)1+1) Ηζ，以0.1 Hz為步長(zhǎng)逐步減少信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率；然后重復(fù)步驟(5.1)的過程，處理器得到振級(jí)a取得最大值時(shí)的頻率；處理器記錄下該頻率和最大振級(jí)，分別為振動(dòng)時(shí)效的第i+Ι激勵(lì)頻率/i+1和第i+Ι激勵(lì)頻率/i+1確定的時(shí)刻作用在構(gòu)件上的振級(jí)flI1。
【文檔編號(hào)】C21D10/00GK103773945SQ201410035086
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】何聞, 潘龍, 顧邦平, 庹青林, 楊爭(zhēng)雄, 郝凌凌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)