[发明专利]低频振动测试系统及测量方法

权利要求书

1.一种低频振动测试系统，其特征在于，包括：

隔振支架，用于安装位移传感器；

位移传感器，安装在隔振支架上，与被测物体非接触式设置；所述位移传感器用于非接触式测量被测物体振动时的低频振动信号；

信号采集单元，包括依次连接的输入接口、第一信号调理电路、微处理器和输出接口；所述位移传感器连接输入接口，所述输出接口连接上位机；第一信号调理电路用于将位移传感器测量的低频振动信号进行低通滤波和模数转换，所述微处理器用于采集第一信号调理电路输出的数字量的低频振动信号并向上位机发送；

上位机，对输入的数字量的低频振动信号进行处理与分析，得到被测物体的固有频率和阻尼比。

2.如权利要求1所述的低频振动测试系统，其特征在于，

所述第一信号调理电路包括巴特沃斯低通滤波电路和ADC芯片。

3.如权利要求1所述的低频振动测试系统，其特征在于，还包括：

力锤，用于所述被测物无外部激励时或处于静止状态时，通过力锤锤击被测物体使其振动；所述力锤上设有IEPE传感器；

恒流源适配器，分别与力锤上的IEPE传感器和信号采集单元连接；用于所述IEPE传感器供电并将IEPE传感器测得的激励力信号转换为信号采集单元能够识别的激励电信号；

第二信号调理电路，设置在信号采集单元上，用于对获得的激励电信号进行低通滤波和模数转换。

4.如权利要求1所述的低频振动测试系统，其特征在于，

所述位移传感器，当所述被测物体振幅小于等于10毫米，选用电涡流传感器；当所述被测物体振幅大于10毫米，选用激光位移传感器。

5.一种低频振动测量方法，适用于如权利要求1～4中任一项所述的低频振动测试系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101，所述上位机接收到的低频振动信号为原信号，该原信号为时域信号；

步骤S102，所述上位机对原信号进行FFT变换，将时域信号转为频域信号，在频谱图中显示频域信号的功率谱；然后在频谱图中确定主频数量为n；以主频数量的两倍即2n为奇异值个数；

步骤S103，所述上位机以2n为奇异值个数，对原信号进行奇异值分解降噪；

步骤S104，对降噪后的原信号进行FFT变换，将降噪后的信号转换为频域信号，对降噪后的原信号转换得到的频域信号，在频谱图中显示频域信号的功率谱；此时功率谱中功率密度最大的频率成分即为所述被测物体的固有频率；

步骤S105，对降噪后的原信号进行EMD分解，经过EMD分解得到若干IMF分量和残余分量，如公式(1)所示；

其中，f(t)为降噪后的原信号，imf_i(t)是第i个IMF分量，r_n(t)是n个信号残余分量；

步骤S106，选择IMF分量对其进行HT变换，筛选出频率与步骤S104中固有频率相等或最相近的IMF分量；

步骤S107，根据所筛选出的IMF分量绘制曲线；对所筛选与固有频率相等或最相近的IMF分量选取曲线中衰减部分，通过截取所述曲线相邻峰值即可计算出阻尼比，引入对数衰减率δ，表示如下：

经推导得到阻尼比为：

其中，A1、A2为曲线相邻峰值，ξ为阻尼比。

6.如权利要求5所述的低频振动测量方法，其特征在于，

步骤S101之后，还包括：

步骤S1011，将原信号直接在上位机屏幕上显示。