1.实验注意事项

实验中需要注意某些事项,这些事项不仅影响着实验的严谨性,同时也影响着实验数据的可靠性。本次实验中需要注意的事项主要有以下两点。

(1)IEPE型加速度传感器布置注意事项。

IEPE型加速度传感器布置位置应避开六维力传感器的振型节点与节线位置,并最好布置于振动幅度相对较大的位置,这样便于IEPE型加速度传感器测量六维力传感器的输出响应信号。根据上一章有限元分析产生的各方向模态振型,进行各方向实验时IEPE型加速度传感器布置点位置如图5-16～图5-21中箭头所示。

图5-16　Fx方向传感器布置点

图5-17　Fy方向传感器布置点

图5-18　Fz方向传感器布置点

图5-19　Mx方向传感器布置点

图5-20　My方向传感器布置点

图5-21　Mz方向传感器布置点

(2)各方向敲击位置注意事项。

六维力传感器虽然可以同时测量关于x,y,z坐标轴的力分量信息与力矩分量信息,但在这6个方向上,由于各方向的结构不同和敏感元件的布置方式不同,因此六维力传感器各方向的动态特性(固有频率、频率响应、振型等)是不同的,因此需要对每个方向单独施加脉冲信号。如图5-22所示,图中箭头所示位置是本次动态特性实验针对六维力传感器各方向所选取的施力点位置。当对某一方向施加脉冲信号时,由于施力点和敲击力度不可能做到完全一致,所以针对每个方向的施力点,施加5次适当大小的脉冲信号,以减小实验中的随机误差。

图5-22　各方向施力示意图

方向1:沿x轴方向对测力平台施加脉冲信号,使测力平台的振型为沿x轴的平移;

方向2:沿y轴方向对测力平台施加脉冲信号,使测力平台的振型为沿y轴的平移;

方向3:沿z轴方向对测力平台施加脉冲信号,使测力平台的振型为沿z轴的平移;

方向4:脉冲锤敲击箭头4位置,使测力平台受沿x轴转动的力矩作用,使测力平台的振型为沿x轴的转动;

方向5:脉冲锤敲击箭头5位置,使测力平台受沿y轴转动的力矩作用,使测力平台的振型为沿y轴的转动;(www.daowen.com)

方向6:脉冲锤敲击箭头6位置,使测力平台受沿z轴转动的力矩作用,使测力平台的振型为沿z轴的转动。

2.时域信号采集

打开软件,设置有关实验参数:采样频率为256 kHz;分析频率为100 kHz;采样模式为连续采集。

单击开始采样,利用脉冲锤对六维力传感器测力平台各方向施加大小合适的脉冲信号,每个方向各进行5次敲击实验,软件数据采集界面同步显示IPEP加速度型传感器反馈回来的时域响应信号,如图5-23所示。

图5-23　时域波形显示界面

3.实验结果处理

在得到脉冲激励下六维力传感器各方向的时域响应曲线后,为了分析曲线所包含的频率信息,我们需要在计算机上利用快速傅里叶变换(FFT)得到各方向的频率响应曲线。

频率响应曲线反映了六维力传感器以不同频率振动时,振动幅值的变化情况。利用“共振”现象,当六维力传感器某方向受到的外部激励频率与该方向固有频率相近时,该频率下的振动幅值便会明显加大。

根据采样定理,分析频率取100 kHz,为采样频率的1/2.56倍,图5-24～图5-29所示为六维力传感器各方向的频率响应曲线。各频响曲线峰值点的横坐标值便为该方向下六维力传感器的固有频率值,将前6阶理论固有频率的理论值、仿真值与实验值列于表5-3中,实验结果为5次实验的平均值。

图5-24　Fx方向频率响应曲线

图5-25　Fy方向频率响应曲线

图5-26　Mz方向频率响应曲线

图5-27　Mx方向频率响应曲线

图5-28　My方向频率响应曲线

图5-29　Fz方向频率响应曲线

表5-3　前6阶固有频率