随机振动试验有哪些关键参数指标

 

加速度谱密度(或称功率谱密度)：表示随机信号的各个频率分量所包含的功率(或称能量)在频域上是怎样分布的，通常用PSD来表示，单位为g2/Hz。它在频域上分布的曲线图称为谱图(简称谱)。横坐标为频率，纵坐标为功率谱密度g2/Hz(称功率谱)。

 

参考谱：试验用的输入的规范标准谱图，称参考谱。指从现场环境中实地采集的随机信号经过数字处理后，提供给试验室真实再现现场振动环境的试验规范标准图谱。 

 

控制谱：又称响应谱，是指在振动台面上从安装在控制点的传感器采集到实际的随机信号谱图。从试验的真实性上讲，控制谱和参考谱应该是一致的。但由于随机信号的不确定性以及振动试验系统本身存在的细微的时变性，使得控制谱和参考谱存在一定的误差。这个误差通常用容差带来表示，其单位是dB。

 

 PSD：Power spectrum density 功率谱密度 

 

PSD单位有二种：g2 /Hz，(m2 /Hz)2 /Hz，二者之间换算：1 g 2 /Hz=96(m2 /Hz)2 /Hz

 

PSD是随机振动中的重要参数，可理解为每频率单位中所含振动能量的大小，其值越大，相对应的频率段振幅值会变大，在试验中提高最低频率的 PSD值可明显感觉到振幅增大。

 

频谱曲线的特点：1、它是对数坐标，主要是为了表述画线方便。2、它有一条平线或多条平线及斜线组成，平线和斜线之间首尾相连组成。3、试验条件中， PSD值不变的是平线，用+ dB/oct 表示向上的斜线，用- dB/oct 表示向下的斜线。如-3 dB/oct 表示每增加一倍频率，PSD值下降一半。

 

随机振动与正弦振动有许多不同之处，如正弦振动中一般三个方向的试验条件和试验时间都是相同的，而在随机振动中，三个试验方向的条件和试验时间都可能会不同，一般来说，垂直方向的条件最大，试验时间也最长。 

 

PSD、频度和试验时间组成随机振动三要素，有了这三个条件就可以进行随机振动试验。

 

均方根值加速度 

 

均方根加速度 Grms：它是通过计算频谱曲线下面的面积后再开根号求出。如PSD是一平线，则其计算公式为：Grms= ，其中W是PSD值，f 是频率值，其值等于最高频率-最低频率。一般试验标准中会给出相关值，给试验人员参考。

 

Grms值与正弦振动的g值有类似的作用，它与设备的最大推力有关，是选择设备的重要参数。

 

频谱曲线中，中间一条是设定曲线，上面二条和下面二条是设备的保护及中断线，附加在中间设定值上的变化曲线是振动台实际控制曲线。

 

驱动谱：是指随机振动控制仪直接输出去驱动功率放大器的随机信号谱图。它实际上是响应谱与参考谱比较进行修正后产生的随机振动信号谱图。之所以要进行修正是功放、振动台、试件和夹具的频率特性(也称传递函数)影响了振动台面控制点上控制谱(响应谱)，使得响应谱与参考谱存在一定的差异。 

 

动态范围：是描述一个随机控制仪克服振动试验系统固有频率特性，使控制谱与参考线的误差在一定范围内的最大控制能力。动态范围通常分控制谱动态范围与驱动谱动态范围。控制谱动态范围是指控制谱上最大功率谱密度与最小功率谱密度之间的差。驱动谱动态范围是指为了使控制谱与参考谱的误差达到一定范围，输入到功放上的驱动谱上最大功率谱密度与最小功率谱密度之间的差。由于受试验频率特性的影响，通常控制谱动态范围要小于驱动谱动态范围。 

 

控制精度：是指描述随机振动控制仪台面控制点上的控制谱(响应谱)与试验规范所要求的参考谱之间误差的大小。控制精度与置信度有关，置信度越高，控制精度也就越高，一般是指在90%置信度下的控制精度。 

 

回路时间：回路时间是指一个驱动谱经过IFFT、D/A变换、抗混淆滤波、由输出放大器从随机控制仪输出送入功率放大器推动振动台，再由控制点上的传感器将响应信号检测出来，经电荷放大器反馈到随机振动控制仪，再经抗混淆滤波器A/D采样，FFT变换后产生新的驱动谱，这样一个过程所需的时间。

 

 

 

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