一種構件固有頻率的識別系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種構件固有頻率的識別系統(tǒng)
[技術領域]
[0001] 本實用新型涉及單元振動模態(tài)實驗，尤其涉及一種構件固有頻率的識別系統(tǒng)。 [【背景技術】]
[0002] 固有頻率、振型和阻尼比等模態(tài)參數(shù)是結構及其單元系統(tǒng)的固有特征，也是進行 結構動力反應分析、性能評估的重要前提和依據(jù)。工程實踐和科研工作中，模態(tài)試驗是確定 實際結構及其單元模態(tài)參數(shù)直接而有效的途徑。
[0003] 模態(tài)測試的常規(guī)方法在許多土木和機械工程振動的學術或技術著作中都有介紹， 例如《建筑振動工程手冊》（徐建主編，中國建筑工業(yè)出版社，北京，2002年11月）。實施的 基本過程是，利用受測結構或結構單元的振動，通過事先布置在結構上的拾振器采集相關 數(shù)據(jù)并傳輸至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，進而得到受測系統(tǒng)的固有頻率等模態(tài)參數(shù)。
[0004] 結構模態(tài)借助結構的自由振動或外激振動的信號信息加以辯識。模態(tài)試驗或工程 測試中，結構的振動源可采用環(huán)境激勵或人工激勵。其中，環(huán)境激勵利用了地脈動和風脈動 引起的受測對象的微小振動，而人工激勵則采用力錘、振動臺或激振器等設施。前者信噪比 低，需要長時間采集振動信號，識別效率和效果通常較低；后者對實驗者的經(jīng)驗、實施的技 術條件要求較高，實驗成本和協(xié)調難度較大且具有損傷結構的潛在風險。
[
【發(fā)明內容】
]
[0005] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種對構件無損、且能夠排除環(huán)境干擾，激 振方法簡便實用、識別過程高效、結果準確的構件固有頻率的識別系統(tǒng)。
[0006] 為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是，一種構件固有頻率的識 別系統(tǒng)，包括粘貼于被測構件上的拾振器、通過導線連接于拾振器信號輸出端的信號采集 與處理裝置和外部激振源，所述的外部激振源是播音裝置。
[0007] 以上所述的識別系統(tǒng)，播音裝置的揚聲器布置在被測構件附近，朝向被測構件。
[0008] 以上所述的識別系統(tǒng)，所述的信號采集與處理裝置是動態(tài)信號分析儀。
[0009] 以上所述的識別系統(tǒng)，所述的拾振器為加速度傳感器、速度傳感器或位移傳感器。 [0010] 本實用新型的構件固有頻率的識別系統(tǒng)，可用于識別鋼筋和混凝土結構及單元的 模態(tài)參數(shù)，具有激振方法簡便實用、識別過程和結果高效準確的特點，激勵的施加可以不受 空間及結構單元形式的限制且不會對構件造成損傷、激勵效應可以排除環(huán)境干擾，便于批 量快速識別獲取多組結構單元的固有頻率及其特征規(guī)律。
[【附圖說明】]
[0011] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0012] 圖1是本實用新型實施例簡支梁固有頻率識別系統(tǒng)示意圖。
[0013] 圖2是本實用新型實施例播音裝置播放的《梁山伯與祝英臺》小提琴協(xié)奏曲主旋 律前180秒的時程。
[0014] 圖3是本實用新型實施例播音裝置播放的《梁山伯與祝英臺》小提琴協(xié)奏曲主旋 律前180秒的頻譜。
[0015] 圖4是本實用新型實施例信號采集與處理裝置記錄的前180秒的時程。
[0016] 圖5是本實用新型實施例信號采集與處理裝置記錄的前180秒時程轉換的頻譜。
[0017] 圖6是本實用新型實施例信號采集與處理裝置記錄的前30分鐘時程轉換的頻譜。
[【具體實施方式】]
[0018] 本實用新型實施例的構件固有頻率的識別系統(tǒng)如圖1所示，包括作為被測構件的 簡支梁1、粘貼于簡支梁1上的拾振器2、通過導線3連接于拾振器2信號輸出端的信號采 集與處理裝置3和外部激振源5。
[0019] 其中，外部激振源5是播音裝置，信號采集與處理裝置4是動態(tài)信號分析儀，拾振 器2為加速度傳感器、速度傳感器或位移傳感器。
[0020] 播音裝置5的揚聲器布置在被測構件的下方，朝向被測構件播放樂曲。
[0021] 本實用新型的構件固有頻率的識別系統(tǒng)的工作過程包括以下基本步驟：
[0022] 1)通過網(wǎng)上注冊下載或實物購買等方式獲得音樂樂曲；
[0023] 2)采用音箱等常規(guī)音樂播放裝置，面向結構或結構單元播放樂曲；
[0024] 3)利用拾振器和信號采集與處理裝置拾取被測構件的振動信號；
[0025] 4)利用信號采集與處理裝置具有的頻域分析功能獲得被測構件的固有頻率。
[0026] 采用圖1所示的系統(tǒng)，可以在實驗室中通過模態(tài)測試方法識別簡支梁1前幾階固 有頻率。事先在梁1上黏貼加速度拾振器2(中國江蘇東華測試技術股份有限公司生產的 DH201-050型），該拾振器通過傳輸導線3與動態(tài)信號分析儀4 (中國江蘇東華測試技術股 份有限公司生產的DH5920型）相連；近距離啟動音樂播放器5,則音樂將激起梁結構的受 迫振動，其反應數(shù)據(jù)由拾振器2拾取并經(jīng)導線3實時傳輸至動態(tài)信號分析儀4 ;動態(tài)信號分 析儀4中附配的數(shù)據(jù)分析軟件可進行梁結構的固有頻率等常規(guī)的模態(tài)信息分析處理。也可 將采集到的數(shù)字信號拷貝至臺式計算機，然后利用Matlab等商用軟件進行梁結構的固有 頻率等模態(tài)分析。
[0027] 圖1所示的簡支梁1是一根截面平均直徑d = 13. 85mm、長度10 = 490mm、總質量 M = 566. 36g的HPB300光圓鋼筋模擬，其單位長度質量m= 1. 1558g/mm，左右簡支搭接在 支座上，支座中線水平跨距I = 483mm。根據(jù)國家《混凝土結構設計規(guī)范（GB 50010-2010)》， HPB300鋼筋的彈性模量E = 2. I X 105N/mm2。
[0028] 已知彎曲振動下簡支梁的固有頻率的理論解為
[0029]
【主權項】
1. 一種構件固有頻率的識別系統(tǒng)，包括粘貼于被測構件上的拾振器、通過導線連接于 拾振器信號輸出端的信號采集與處理裝置和外部激振源，其特征在于，所述的外部激振源 是播音裝置。
2. 根據(jù)權利要求1所述的識別系統(tǒng)，其特征在于，播音裝置的揚聲器布置在被測構件 附近，朝向被測構件。
3. 根據(jù)權利要求1所述的識別系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號采集與處理裝置是動態(tài) 信號分析儀。
4. 根據(jù)權利要求1所述的識別系統(tǒng)，其特征在于，所述的拾振器為加速度傳感器、速度 傳感器或位移傳感器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種構件固有頻率的識別系統(tǒng)，包括粘貼于被測構件上的拾振器、通過導線連接于拾振器信號輸出端的信號采集與處理裝置和外部激振源，所述的外部激振源是播音裝置。識別系統(tǒng)的識別過程包括以下步驟：使用播音裝置面向被測構件播放樂曲；利用拾振器和信號采集與處理裝置拾取被測構件的振動信號；利用信號采集與處理裝置具有的頻域分析功能獲得被測構件的固有頻率。本實用新型激勵的施加可以不受空間及結構單元形式的限制且不會對構件造成損傷、激勵效應可以排除環(huán)境干擾，具有激振方法簡便實用、識別過程和結果高效準確的特點，便于批量快速識別獲取多組結構單元的固有頻率及其特征規(guī)律。
【IPC分類】G01M7-02
【公開號】CN204422162
【申請?zhí)枴緾N201520068516
【發(fā)明人】李大望, 楊約民, 邢鋒, 王東煒, 石志曉, 邢少邦
【申請人】深圳大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月30日