Оборудование, применяемое при испытаниях на воздействие вибрационных нагрузок

Тема 17: Испытательное оборудование

1. Основные параметры вибрации. Классификация вибраций.

При эксплуатации и транспортировании, а также при работе различных механизмов изделия подвергаются воздействию вибрации. Вибрацией принято называть движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин.

Основными параметрами вибрации являются виброперемещение, виброскорость, виброускорение и частота. Виброперемещением s(t) называют составляющую перемещения, описывающую вибрацию. Первая производная виброперемещения по времени является виброскоростью:

.

Вторая производная виброперемешения по времени является виброускорением:

.

Различают гармоническую, периодическую и случайную вибрации. Гармонической вибрацией называют колебания, при которых значения колеблющейся величины (характеризующей вибрацию) изменяются во времени по закону

,

где t - время; A, w, j - постоянные параметры (А - амплитуда; jt + j - фаза; j -начальная фаза; w - угловая частота).

Периодической вибрацией называют колебания, при которых каждое значение колеблющейся величины (характеризующей вибрацию) повторяется через равные интервалы времени:

,

где т - любое целое число; Т - период колебания.

Случайной вибрациейназываются колебания, представляющие собой случайный колебательный процесс, при котором колеблющиеся точки могут совершать нерегулярные и неповторяющиеся циклы движения в пространстве.

Таким образом, каждая конкретная функция, которая может быть зарегистрирована при одном наблюдении случайной функции (в процессе испытаний), называется реализацией этой случайной функции. Случайная функция времени характеризует процесс изменения случайной величины с течением времени, и се называют случайным процессом. Аргументы случайных функций могут изменяться непрерывно в некоторой области или дискретно. Значения случайной функции одного дискретного аргумента образуют последовательность случайных величин, называемую случайной последовательностью. Случайную функцию можно рассматривать как совокупность случайных величин, поэтому такие характеристики, как математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратическое отклонение и корреляционная функция, будут зависеть от выбранного значения аргумента t. Придавая все возможные значения, мы получим, что указанные выше характеристики будут являться функциями случайной величины x(t).

Установлены два основных вида испытаний: на воздействие синусоидальной и на воздействие случайной широкополосной вибрации. Целью испытаний на воздействие синусоидальной или случайной широкополосной вибрации является определение степени годности изделия путем выявления возможных механических повреждений, позволяющих судить о конструктивной прочности изделия, а также оценка ухудшения заданных значений параметров изделия.

В зависимости от технических требований, предъявляемых к изделию, и от контролируемых свойств, проводят следующие виды испытаний: испытание по определению резонансных частот конструкции, испытание по проверке отсутствия резонансных частот конструкции, испытание на виброустойчивость и испытание на вибропрочность.

2. Применяемое оборудование

Воздействие различного характера вибраций на аппаратуру, средства измерений и их элементы, а также на другие изделия в процессе эксплуатации и (или) транспортирования часто приводит к возникновению в них механических дефектов и (или) к ухудшению значений параметров (характеристик). В связи с этим предусматривается проведение лабораторных испытаний на воздействие вибрации с помощью специальных средств испытаний, обеспечивающих выполнение следующих основных требований: воспроизведение вибрационных нагрузок в заданных диапазонах частот и режимах в течение установленного времени с заданной точностью; измерение значений параметров испытательных режимов с помощью встроенных или специально применяемых средств измерения; регистрация и обработка полученной информации о значениях параметров испытательных режимов и о состоянии испытуемых изделий.

Для выполнения поставленных требований используются вибрационные установки (рис.1), в структурную схему которых входят: вибростенд (вибро возбудитель) 4, преобразующий энергию любого вида в энергию механических колебаний (в вибрацию); генератор 2 испытательных (управляющих) сигналов, создающий управляющее воздействие на вибростенд, соответствующее заданному характеру вибрации и режиму испытаний; усилитель мощности 3, предназначенный для получения требуемого значения вынуждающей силы.

В конструкцию вибростенда 4 входит как неподвижная часть, так и подвижная система, совершающая вибрационное движение. Устойчивое равновесие и ориентацию подвижной системы относительно неподвижной части обеспечивает система подвески. Испытуемое изделие устанавливается и закрепляется для передачи ему вибрации на конструктивной части подвижной системы, называемой столом 5.

Для получения информации о воздействии вибрации в процессе испытаний используют виброизмерительные преобразователи (ВИП). разметаемые в двух или более специфических точках. Различают две основные точки: контрольную и измерительную. Контрольная точка 6 располагается в том месте, относительно которого должно проводиться измерение значений параметров вибрации испытуемого изделия (на столе вибростенда, на приспособлении, на самом изделии), причем она должна находиться как можно ближе к одной из точек крепления и быть с ней жестко связана. Сигнал с контрольного ВИП 7, расположенного в контрольной точке, используется в системе управления 1, обеспечивающей поддержание значений параметров вибрации на определенном уровне. Возможно использование нескольких контрольных точек (желательно не более четырех). В этом случае сигналы, снимаемые с них с помощью ВИП, подвергаются непрерывному арифметическому усреднению или обработке специальной сравнивающей аппаратурой. Измерительная точка 8 располагается в том месте на испытуемом изделии 9, где значения параметров вибрации определяют исход испытаний. В точку 8 помещают ВИП 10, сигнал с которого подводится к средствам измерения, анализа и обработки результатов измерений

1- система управления; 2- генератор испытательных сигналов: 3-усилитель мощности; 4- вибростенд; 5- стол вибростенда. 6- контрольная точка; 7- контрольный ВИП; 8- измерительная точка; 9- испытуемое изделие. 10 - измерительный ВИП; 11 - средства измерения, анализа и обработки результатов измерении

Рис.1 - Структурная схема вибрационной установки:

Классификация виброустановок производится по ряду признаков.

1.По принципу действия вибростенда (вибровозбудителя), определяющего преобразование какого-либо вида энергии в энергию механических колебаний (в вибрацию), различают механические, электродинамические, электрогидравлические, пьезоэлектрические и другие виды виброустановок. Применение различных вибростендов определяется требованиями к характеру (виду) вибрации и к значениям ее параметров.

2.По системам управления виброустановки подразделяют на разомкнутые и замкнутые. В разомкнутых виброустановках поддержание значений парамет­ров вибрации на заданном уровне осуществляется вручную, а в замкнутых автоматически. Автоматическое управление достигается за счет использования сигналов с контрольного ВИП 7 (см. рис.1), снимаемых с контрольной точки б и подводимых к системе управления 1.

3.По характеру воспроизводимой вибрации, т. е. по значению колеблющейся величины, изменяющейся во времени, различают виброустановки гармонической и случайной вибрации, а также комбинированные, воспроизводящие оба вида вибрации.

4. По направлению приложения силы механических воздействий различают виброустановки для воспроизведения линейной вибрации: прямолинейной вертикальной или горизонтальной (однокомпонентной), плоскостной - одновременно горизонтальной и вертикальной (двухкомпонентной) и пространственной (трехкомпонентной); а также угловой вибрации. У вибростендов, воспроизводящих прямолинейную вибрацию, плоская поверхность столов с измененным положением в пространстве может быть расположена горизонтально и вертикально. Возможны конструкции вибростендов с изменяемым положением стола в пространстве (поворотные).

5. По назначению виброустановки подразделяют на испытательные и калибровочные, используемые для калибровки ВИП. Находят применение специальные виброустановки для испытания изделий на транспортабельность (на вибропрочность) и на контроль и качество упаковки. Указанные виброустановки способны воспроизводить горизонтальную или вертикальную вибрации, а ино­гда и их одновременное воздействие. Испытания на транспортабельность могут воспроизводиться в процессе натурных испытаний путем перевозки изделий в упаковке на автомобилях соответствующего класса.

Рассмотрим основные параметры и характеристики виброустановок (вибростендов).

1. Диапазон воспроизводимых виброускорсний (виброперемещений, вибро­скоростей), определяемый областью значений параметров, в пределах которой нормированы точностные характеристики. Пределы воспроизведения хара­ктеризуются наименьшим и наибольшим значениям воспроизводимого па­раметра. Различают два понятия наибольшего значения: максимальное значение и верхний предел. Максимальное значение определяется на данной частоте при данной нагрузке с учетом допустимых энергетических и про­чностных возможностей. Под верхним пределом воспроизводимого параметра принято понимать значение, определяемое наименьшим из максимумов на одной из возможных резонансных частот при данной нагрузке в диапазоне час ют, предусмотренном НТД. Это объясняется тем, что при большем ускорении на другой резонансной частоте может возникнуть большая перегрузка системы вибростенда, приводящая к росту нелинейных искажений сверх допустимого значения. Нижний предел воспроизводимых значений параметров должен не менее чем в 4 раза превышать среднее квадратическое значение вибрационного шума.

2. Диапазон воспроизводимых частот виброускарения (виброскорости, виброперемещения) характеризуется областью значений, в которой нормированы точностные характеристики виброустановки. Для наглядной оценки указанного диапазона пользуются амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), являющейся зависимостью амплитуды основной гармоники измеряемого параметра в контрольной точке от частоты гармонического возбуждения с постоянной амплитудой. Неравномерность АЧХ зависит от принципа действия вибровозбудителя (вибростенда), его конструктивного осуществления, а также от собственных резонансов подвижной системы и подвески.

3. Номинальная вынуждающая сила вибростенда F_ном определяется произведением номинального ускорения а_ном на приведенную массу подвижной системы m_пр:

4.Номинальная нагрузка вибростенда т_ном определяется значением, при котором обеспечивается верхний предел диапазона ускорения без компенсации статического смешения подвижной системы вибростенда с помощью внешних устройств. Масса номинальной нагрузки определяется по формуле

,

где а -заданное ускорение (рекомендуются ускорения 100, 200 или 400 м/с²).

5.Коэффициент гармоник виброускорения (виброскорости, виброперемещения) характеризует отклонение закона изменения виброускорения от гармонического. Независимо от принципа действия вибростенда его подвижная система представляет собой многомассовую систему, конструктивные элементы которой обладают различной упругостью. Такие системы являются нелинейными, и поэтому при возбуждении гармонических колебаний возникают не только колебания основной частоты, но и ряда гармонических составляющих. Для оценки влияния гармоник на форму кривой ускорения проводят их измерения с помощью ВИП, сигналы с которого подводятся к измерителю коэффициента гармоник или анализатору спектра.

Коэффициент гармоник в контрольной точке на заданной частоте вычис­ляется по формуле (в относительных единицах)

.

6. Коэффициент неравномерности распределения виброускорения в точках крепления характеризует отклонение движения вибростола от плоскопараллельного. Указанная неравномерность определяется некачественностью системы подвески, приводящей к неодинаковости значений ускорений в различных точках крепления относительно ее значения в контрольной точке. Коэффициент неравномерности распределения в данном режиме работы определяется следующей формулой:

где а _i -ускорение в i-й точке крепления; а _k -ускорение в контрольной точке.

7.Коэффициент поперечных составляющих виброускорения характеризует наличие ускорения в направлениях, перпендикулярных к заданному. В связи с тем, что система подвески стола вибростенда не обеспечивает строго однонаправленных колебаний и имеют место паразитные поперечные составляющие колебания, возникает необходимость их оценки. Поперечные составляющие ускорения и ускорение вдоль рабочей оси вибростенда измеряют с помощью виброметров с трехкомпонентным преобразователем или с однокомпонентными преобразователями, установленными в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

По результатам измерений определяют коэффициент поперечных составляющих по формуле

,

где а _х и а _у - ускорения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, поперечных рабочей оси вибростенда; а _г ускорение вдоль рабочей оси вибростенда.

8. Погрешность воспроизведения значений виброускорения (виброскорости, виброперемещения) оценивается разностью между номинальным и действительным значениями указанных параметров, воспроизводимых вибрационной установкой. При этом под номинальными понимают значения параметров, относящиеся к номинальным диапазонам, указанным в НТД, регламентирующей требования на вибрационные установки, а под действительными - значения параметров, найденные экспериментальным путем. Однако на практике погрешность воспроизведения ускорения и перемещения в контрольной точке оценивается пределом допускаемой погрешности, характеризующим наибольшую погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. Указанная погрешность определя­ется в номинальном диапазоне частот и амплитуд.

Пределы допускаемых погрешностей воспроизведения ускорения оценивают в процентах с доверительной вероятностью 0,9 по формуле

.

Здесь d, предел погрешности измерения, вызванной наличием высших гармоник, определяемый в процентах при измерении среднего квадратического значения параметров по формуле

где K_rк - наибольшее значение коэффициента гармоник в контрольной точке в рассматриваемом диапазоне частот вибрации в относительных единицах; d_п - предел погрешности измерения, обусловленный наличием поперечных составляющих, определяемый в процентах по формуле

,

где К_пк - наибольшее значение коэффициента поперечных составляющих в конт­рольной точке в рассматриваемом диапазоне частот, %; К_оп - относительный коэффициент поперечного преобразования ВИП в относительных единицах;

d_t - предел дополнительной погрешности измерения, обусловленной изменением температуры стола вибростенда, определяемый в процентах по формуле

,

где К_t - коэффициент температурной чувствительности ВИП, %; Dt - изменение температуры стола вибростенда (разность значений температуры стола вибростенда в конце и начале максимально допустимого времени непрерывной работы виброустановки); d_в - предел погрешности виброметра:

,

где d_о -предел основной относительной погрешности виброметра; d_АЧХ -предел неравномерности АЧХ виброметра.

9. Нестабильность ускорения виброустановки характеризует отклонение, ускорений и частоты от заданных в зависимости от времени.

Значение нестабильности может определяться в режимах фиксированных частот или качающейся частоты.

Нестабильность ускорения в процентах определяют по формуле

где а_з и а_r -текущее и заданное значения ускорения в контрольной точке, м/с².

Помимо рассмотренных параметров вибростендов в ряде случаев представляет интерес оценка функционирования виброустановок в условиях, когда нагрузка не симметрична рабочей оси вибростенда, а смешена относительно нее на расстояние с, являющееся эксцентриситетом нагрузки. Очевидно, что при указанном расположении нагрузки коэффициент гармоник изменится, поэтому целесообразно оценить его. В НТД на вибростенд должно быть указано допустимое значение для К_r при наибольшем допускаемом моменте М от эксцентриситета нагрузки. Таким образом:

,

где Р -вес эквивалента нагрузки.

Электродинамические виброустановкн основаны на преобразовании электромагнитной энергии в механическую, осуществляемом с помощью электродинамического вибростенда.

Принцип действия электродинамического вибростенда заключается в образовании переменной вынуждающей силы F(t), возникающей при взаимодействии переменного электрического тока, протекающего по проводнику с посто­янным магнитным потоком, в котором он находится:

F(t)=BI(t) l,

где В -магнитная индукция; I(t) -сила переменного тока; l - общая длина проводника.

Метод качающейся частоты предусматривает поочередное последовательное автоматическое прохождение рабочего диапазона частот вибрации. Таким образом, генератор испытательных сигналов с помощью вибростенда должен обеспечивать управляемое возбуждение вибрации с заданными амплитудами (первой гармоники) ускорения или перемещения в рабочем диапазоне частот.

Для реализации испытании методом фиксированных частот управление генератором осуществляется вручную. Различают две системы управления: разомкнутую и замкнутую. Разомкнутая система управления предусматривает ручное управление амплитудой ускорения (перемещения) и частотой моногармонической вибрации. Замкнутая система управления моногармонической вибрации обеспечивает поддержание значений параметров вибрации на заданном уровне в рабочем диапазоне частот.

3. Средства измерений параметров вибрации.

Источником сигнала измерительной информации о значениях измеряемых параметров вибрации является виброизмерительный преобразователь (вибропреобразователь). В современных виброизмерительных преобразователях (ВИП) в основном используются принципы электрических измерений неэлектрических величин (сигналов), когда механические колебания преобразуются в электрические напряжения.

Возможна следующая классификация ВИП, а в некоторых случаях и виброметров.

1.Но назначению в зависимости от измеряемого параметра вибрации ВИП (виброметры) могут быть предназначены для измерения: ускорения (акселерометры), скорости (велосиметры) и перемещения.

2.По связи (взаимодействию) чувствительной части с изделием различают контактные и бесконтактные ВИП. Применение контактных или бесконтактных ВИП в основном зависит от габаритных размеров и массы испытуемых изделий. Если размеры и масса изделий соизмеримы или меньше размеров и массы контактных ВИП, то необходимо применять бесконтактные ВИП.

3.По принципу измерения относительно системы отсчета различают две системы: собственную систему отсчета (ССО), жестко связанную с вибрирующим изделием, и назначенную систему отсчета (НСО), не связанную с вибрирующим изделием. ССО основана на использовании искусственных или естественных инерционных систем, по отношению к которым измеряются параметры вибрации испытуемых изделий, динамический (инерционный) принцип. НСО основаны на определении координат отдельных точек изделия относительно неподвижной системы отсчета, с которой ведутся наблюдения, кинематический принцип. По принципу преобразования энергии механических колебаний в колебания других видов энергии различают активные и пассивны измерительные преобразователи (ИП). В активных ИП выходной сигнал зависит от входном механической энергии и постороннего источника энергии. К активным ИИ относятся фотоэлектрические, емкостные и др. В пассивных ИП сигнал получается только за счет входной механической энергии. К пассивным ИП относятся пьезоэлектрические, электретные и др.

4.По направлению действия механических колебаний различают ВИП для измерения значений линейной и угловой вибрации. При этом ВИП линейной вибрации конструктивно могут быть выполнены одно-, двух- и трехкомпонентными.

5.По точности измерения различают ВИП (виброметры) высокой точности, контрольно-поверочные, технические.

6.По характеру применения ВИП (виброметры) могут быть лабораторные, для промышленных предприятий, для специальных условий эксплуатации, а также переносные и стационарные.

8.По физическому явлению, положенному в основу принципа действия, ВИП можно объединить в следующие основные группы: механические, акустические (ультразвуковые), электрические, электромагнитные (радиотехнические), световые (оптические), радиационные и т. д.

Основными параметрами, характеризующими ВИП (виброметры) и позволяющими осуществлять их сравнение и выбор наиболее приемлемых для измерений, являются следующие.

1.Измеряемый параметр линейной вибрации: перемещение s, скорость v, ускорение а. В ряде случаев при измерениях значений параметров вибрации представляет интерес одновременное определение частоты вибрации. При этом средства измерений должны допускать измерение или контроль пиковых или средних квадратических значений s, v или а.

В случае синусоидальной вибрации пиковое (амплитудное) значение

где а- среднее квадратическое значение.

2.Диапазон значений измеряемого параметра вибрации определяет область, для которой нормированы допускаемые погрешности. Он характеризуется функцией преобразования ВИП, показывающей зависимость информативного параметра и выходного сигнала ВИП от информативного параметра а его входного сигнала. В частном случае пользуются понятием амплитудной характеристики ВИП (виброметра).

3. Действительное значение коэффициента (продольного) преобразования ВИП (в комплекте с кабелями) определяется как отношение изменения сигнала на выходе ВИП к вызывающему это изменение значению параметра вибрации на входе на определенной частоте:

,

где Dх -изменение значения сигнала на выходе; Dy - изменение значения измеряемого параметра вибрации.

4.Неравномерность амплитудно-частотной характеристики ВИП, т. е. зависимость действительного коэффициента преобразования от частоты вибрации, определяет диапазон частот , в пределах которого
нормированы допускаемые погрешности Я, оцениваемые относительно коэффициента преобразования К_дер на заданной (средней) частоте диапазона:

,

где К_д -коэффициент преобразования на частоте, ограничивающей рабочий диапазон.

Одной из причин неравномерности АЧХ является возникновение резонансных колебаний в самой конструкции ВИП, характеризуемых собственной резонансной частотой ¦₀, зависящей не только от его собственных массы и жесткости, но и от массы и жесткости изделия, на котором он закреплен, и качества этого механического соединения.

5.Относительный коэффициент поперечном преобразования ВИП К_оп оценивается отношением коэффициента поперечного преобразования К_п к действительному коэффициенту преобразования К_д:

.

6. Погрешность измерения значений параметров вибрации. Различают основную погрешность измерительного преобразовате­ля (ИП) и средства измерения виброметра, эксплуатируемых в нормальных условиях. Основная относительная погрешность ИП может оцениваться по его входу или выходу. Под относительной погрешностью ИП по входу (d_ИПвх) понимают отношение абсолютной погрешности ИП по входу к действительному (истинному) значению величины на входе:

.

Средства измерения виброметры - могут характеризоваться основными относительной и приведенной погрешностями. Под относительной погрешностью понимают отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины:

,

где х_п - показания виброметра.

Под приведенной погрешностью понимают отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению х_норм, за которое может быть принято значение, равное верхнему пределу диапазона измерений, длине шкалы и др.:

7. Характер физических полей (механической, электрической или электромагнитной) волновой колебательной энергии, взаимодействующих с поверхностью материала изделия. Необходимо учитывать электрические, электромагнитные, оптические и другие свойства поверхности изделия, что в ряде случаев приводит к потребности искусственного придания поверхности изделия определенных свойств (обеспечение электропроводности, создания зеркального отражения и т. д.).

8. Зазор между испытуемым изделием и чувствительным элементом ВИП (в некоторых методах - излучателем колебательной энергии). Для ряда ВИП значение данного параметра является весьма критичным, поскольку от него зависит максимальное значение измеряемой амплитуды перемещения, а также порог чувствительности ВИП.

9. Разрешающая способность ВИП. Этот параметр характеризует способность ВИП раздельно измерять значения параметров вибрации элементов конструкций, близко расположенных друг к другу.

10. Критичность к качеству механической развязки вибростенда и испытуемого изделия с виброизмерительной системой [излучатель энергии и (или) вибропреобразователь].

Рассматриваемое свойство обусловлено тем, что бесконтактные ВИП строятся на использовании назначенной системы отсчета, не связанной с вибрирующим изделием. В этом случае измерительное устройство имеет кинематический принцип действия.

11. Необходимость калибровки. Особенностью бесконтактных виброизмерительных устройств для большинства ВИП является требование проведения предварительной калибровки значения сигнала на выходе, представляющего собой функцию значения зазора, свойств материала изделия и его поверхности, внешних климатических условий и т. д.

Электрические ВИП преобразуют механические колебания изделий в из­менение взаимодействия между зарядами электрического поля. Наибольшее применение имеют ВИП основанные на изменении активного сопротивления или емкости под действием механических колебаний и на использовании тензо-, пьезо- и электретного эффектов.

Омические ВИП основаны на изменении активного сопротивления (реостатные) и на использовании тензоэффекта. Омические ВИП являются инерционными, контактными.

Тензометрические ВИП основаны на использовании явления тензоэффекта, заключающегося в изменении активного сопротивления проводников и полупроводников при их механической деформации.

Емкостные ВИП основаны на изменении емкости за счет изменения расстояния между электродами или изменения их взаиморасположения, а также изменения свойств среды между ними.

Контактный емкостной ВИП с переменным зазором состоит из двух электродов: неподвижного и подвижного в виде плоской металлической мембраны с закрепленной на ней инерционной массой. Для увеличения емкости и исключения возможности межэлектродных замыканий между электродами помещена изоляционная прокладка.

Бесконтактные емкостные ВИП основаны на измерении изменения емкости, вызванного изменением зазора между электродами воздушного конденсатора при их взаимном перемещении под действием вибрации.

Электретные преобразователи основаны на свойстве поляризованных диэлектриков (электретов) создавать электрическое поле в окружающем пространстве и нести на своих противоположных поверхностях заряды разных знаков вследствие наличия у них медленно уменьшающейся остаточной поляризации и свободного заряда.

Пьезоэлектрические измерительные преобразователи (ИП) применяются для измерения значений параметров вибрации и ударов. Они основаны на использовании прямого пьезоэлектрического эффекта, при котором под воздействием внешних сил на кристаллы некоторых природных материалов и пьезокерамику в них возникает электрическая поляризация и на поверхности пьезоэлемента образуются связанные заряды, плотность которых пропорциональна создаваемому механическому напряжению.

Электромагнитные вибропреобразователи основаны на преобразовании механических колебаний изделий в изменение параметров, характеризующих магнитное поле.

Электромагнитные ВИП могут быть контактными и бесконтактными. ВИП, основанные на преобразовании механических колебаний в изменение индуктивности, называют индукционными, в изменение взаимоиндуктивности - трансформаторными (взаимоиндуктивными), в изменение индуцированной ЭДС - индукционными или электродинамическими, в изменение электромагнитного поля вихревых токов вихретоковыми. Особую группу составляют радиоволновые (СВЧ) ВИП, основанные на использовании свойств распространения электромагнитных волн СВЧ диапазона.

Индуктивные ВИП основаны на использовании зависимости свойств катушки индуктивности и, в частности, изменения ее полного и индуктивного сопротивления от изменения зазора S при перемещении сердечника (якоря) по отношению к магнитопроводу.

Трансформаторные ВИП основаны на использовании зависимости индуктируемой ЭДС от воздушного зазора между сердечником и магнитопроводом, а также от изменения взаимного расположения обмоток на магнитопроводе.

Индукционные ВИПмогут использовать два принципа преобразования скорости колебаний в индуктированную ЭДС. В схеме, работающей по первому принципу, катушка перемещается в зазоре постоянного магнита или постоянный магнит перемещается относительно неподвижной катушки.

Оптические методы намерений значений параметров вибрации основаны на пространственной модуляции светового потока или его интенсивности, осуществляемой колеблющейся при вибрации поверхностью испытуемого изделия за счет отражения, перекрытия, вращения плоскости поляризации и т.д.

Пространственная модуляция может осуществляться путем пространственного перемещения светового потока.

4. Методы испытаний на воздействие вибрации.

Испытания методом фиксированных частот синусоидальной вибрациипроводят путем установки заданных значений параметрон вибрации на фиксированной частоте. Испытания могут осуществляться на одной частоте, на заранее определенной частоте механического резонанса, на ряде заданных частот.

Испытания на одной фиксированной частоте ¦(i) в течение заданного времени t_n с определенной амплитудой ускорения (перемещения) малоэффективны. Действительно, вероятность того, что изделие в процессе эксплуатации или транспортирования подвергается воздействию вибрации на одной частоте, весьма мала. Возможность случайного совпадения ¦_i с собственной резонансной частотой ¦₀ изделия или какого-либо его конструктивного элемента также незначительна. Данный вид воздействия вибрации иногда применяется в технологическом процессе производства для выявления некачественных паяных и резьбовых соединений, а также других дефектов.

Испытания методом фиксированных частот на заранее определенных частотах механического резонанса испытуемых изделий требуют предварительного выявления указанных частот, что для сложных многоэлементных конструкций представляет некоторую сложность.

Испытания на ряде заданных в рабочем диапазоне частотах целесообразно осуществлять для снятия характеристик изделия по точкам при испытаниях на виброустойчивость, когда необходимо при выдержке на заданной частоте измерить значения параметров испытуемого изделия, и иногда для обнаружения собственных частот механического резонанса.

Испытания метолом качающейся частоты осуществляют непрерывным изменением (развертыванием - сканированием) частоты сигналов в сторону ее увеличения, а затем уменьшения. Основными параметрами, характеризующими метод качающейся частоты, являются: изменения частоты в рабочем диапазоне частот в одном направлении и обратном (время одного цикла качания Т_ц), скорость изменения частот (скорость качания n_к), а также продолжительность испытаний Т_п.

Поиск по сайту: