Các loại điều khiển rung (Part 3)

Rung phổ biến nhất được tạo bởi hệ thống shaker là hình sin, ngẫu nhiên và sốc. Trong thực tế, một số người tin rằng dạng ngẫu nhiên và sin chiếm hơn 70% của tất cả các thử nghiệm mô phỏng môi trường. Một số loại điều khiển rung bao gồm:

Random Control

Trong một thử nghiệm rung ngẫu nhiên, một loạt các tần số được kích thích và đo đồng thời như trong Hình 9. Phần lớn rung trong các mục thử nghiệm trong dịch vụ vận hành là băng thông rộng trong nội dung phổ. Đó là, rung có mặt ở tất cả các tần số trên một dải tần số tương đối rộng ở cường độ khác nhau. Biên độ dao động có thể thay đổi ngẫu nhiên, định kỳ hoặc kết hợp ngẫu nhiên hỗn hợp và định kỳ.

Hình 9: LMS Test.Lab Random Control Test

Thông thường, chức năng  Power Spectral Density (Mật độ phổ công suất) được sử dụng làm độ rung mục tiêu, cấu hình tham chiếu. Rung động ngẫu nhiên thường được sử dụng cho số chu kỳ cao, độ trễ biên độ thấp. Các đối tượng thử nghiệm thông thường bao gồm các linh kiện điện tử nhỏ như bảng mạch điện, hộp avionic, tên lửa hoàn chỉnh và tàu vũ trụ.

Random with Kurtosis Control

Vì không phải tất cả độ rung đều được phân bố ngẫu nhiên Gaussian, thời gian tại các dao động đỉnh có thể tăng hoặc giảm như trong Hình 10. Bằng cách kiểm soát kurtosis (đỉnh nhọn) của tín hiệu ngẫu nhiên, sự phân bố xác suất biên độ rung được điều khiển.

Hình 10 : Lịch sử thời gian ngẫu nhiên với giá trị Kurtosis là 0 và 3. Giá trị kurtosis ở 3 có nhiều đỉnh nhọn hơn theo thời gian.

Thống kê kurtosis (đỉnh nhọn) được sử dụng để đo lượng đỉnh hoặc “xung nhọn” trong tín hiệu rung ngẫu nhiên như trong Hình 7. Khi kurtosis bằng không, có ít xung nhọn và độ rung ngẫu nhiên gần với phân bố ngẫu nhiên Gaussian.

Sine Control

Rung hình sin được thể hiện như gia tốc và tần số. Một môi trường bị chi phối bởi rung hình sin được đặc trưng bởi một tần số cơ bản và bội số của tần số đó. Thường thì sẽ có nhiều hơn một tần số cơ bản. Mỗi tần số cơ bản sẽ tạo ra bội số.

Môi trường rung trong một số trường hợp (máy bay cánh quạt hiệu suất thấp và trực thăng) có kích thích hình sin cơ bản trong tự nhiên và với nền băng thông rộng rất thấp. Sự kích thích xuất phát từ tốc độ quay của động cơ, cánh quạt và các tần số đi qua lưỡi tuabin, cánh quạt và hàm điều hòa của chúng.

Bạn có thể tìm thêm thông tin chi tiết về Sine Control tại đây:

Sine Dwell

Đôi khi kích thích một cấu trúc ở tần số cộng hưởng trong một thời gian dài để nghiên cứu ảnh hưởng của độ mỏi trên giảm xóc và thay đổi tần số cộng hưởng có thể. Thử nghiệm Sine Dwell thường được thực hiện trên cánh quạt máy bay, tua bin phát điện và bộ cách ly rung (vibration isolators).

Hình 11: Thử nghiệm Resonant sine dwell thường được thực hiện trên cánh quạt máy bay

Shock 

Thử nghiệm sốc được thực hiện để cung cấp một mức độ tin cậy rằng các đơn vị được thử nghiệm có thể chịu được về mặt vật lý và chức năng trong môi trường xử lý, vận chuyển và dịch vụ.

Các quy trình thử nghiệm sốc bao gồm:

  • Chức năng Shock
  • Vật liệu để được đóng gói
  • Tính dễ vỡ
  • Chuyển tuyến tính
  • Thử nghiệm Shock Crash Hazard
  • Bench Handling
  • Tác động của con lắc
  • Khởi chạy/hạ cánh Catapult

Tùy thuộc vào môi trường được mô phỏng phương thức Classical Shock hoặc Shock Response sẽ được chọn. Thông thường thực hiện trên hệ thống máy rung Classical Pulses bao gồm Half Sine, Terminal Saw tooth, Square Wave và Trapezoidal.

Hình 12: Half Sine Classical Shock Pulse

Shock Response Spectrum (SRS) sử dụng phổ biến là mục tiêu cho một thử nghiệm sốc. Shock Response Spectrum (SRS) là một đại diễn đồ họa của một cú sốc, hoặc bất kỳ đầu vào gia tốc tức thời nào khác, về các hệ thống đơn độ tự do (SDOF) như khối lượng trên lò xo sẽ phản ứng với đầu vào thoáng qua băng thông tần số được xác định.

Hình 13: Time Synthesis, SRS pulse and Error Spectrum

Mixed Modes – Trong một số trường hợp, môi trường rung được đặc trưng bởi kích thích bán định kỳ từ các cấu trúc và cơ chế quay lại hoặc xoay (ví dụ: cánh quạt, cánh quạt, piston, súng). Khi hình thức kích thích này chiếm ưu thế, rung động nguồn là thích hợp. Nguồn Dwell được đặc trưng bởi rung động ngẫu nhiên băng thông rộng, với mức độ hẹp ngẫu nhiên mức cao hơn, hoặc rung động hình sin chồng lên nhau.

Sine on Random – Một số môi trường rung động, giống như một động cơ tạo ra, có thể có cả một thành phần định kỳ hình sin và một thành phần ngẫu nhiên.

Hình 14: Sine on Random

Random on Random – Một số sản phẩm tạo ra các dải rung ngẫu nhiên cao, giống như một chiếc xe ủi đất được theo dõi (Hình 15) hoặc máy kéo vận chuyển xe khởi động đến bệ phóng.

Hình 15: Đường ray tạo ra dải rung ngẫu nhiên cao

Time Waveform Replication (TWR)

Thử nghiệm dạng sóng thời gian bao gồm sự sao chép của các dấu vết thời gian được đo hoặc phân tích trong phòng thí nghiệm với một kích thích đơn theo một hướng duy nhất và được thực hiện để bảo toàn chính xác các đặc tính quang phổ và thời gian của môi trường.

Hình 16: Time Waveform Replication

Cho đến gần đây, việc sao chép các dấu vết thời gian đại diện cho các mẫu đo của các môi trường thay đổi theo thời gian và tần số, hoặc kết hợp cả hai biến thể thời gian/tần số, không thể sử dụng phần mềm hệ thống điều khiển kích thích phổ biến. Sự ra đời của phần cứng/phần mềm xử lý dữ liệu mạnh mẽ hơn và việc thực hiện các chiến lược kiểm soát nâng cao đã dẫn đến phần cứng và phần mềm hệ thống kiểm soát kích thích cho phép sao chép thuận tiện các môi trường thử nghiệm thay đổi thời gian mở rộng trên một kích thích đơn lẻ theo một hướng trong phòng thí nghiệm . Phương pháp kiểm tra TWR phản ánh mạnh mẽ khái niệm “test tailoring”.

MIMO Control

Multiple Input và Multiple Output (MIMO) vibration đề cập đến đầu vào của tín hiệu đa ổ đĩa đến cấu hình hệ thống kích thích trong cấu hình MDOF và nhiều đầu ra được đo từ vật cố định hoặc mục thử nghiệm trong cấu hình MDOF như trong Hình 17.

Hình 17: Thử nghiệm MIMO trên thiết bị máy bay deicer

Điều quan trọng cần lưu ý là nhìn chung không có sự tương ứng một-một giữa các đầu vào và đầu ra, và số lượng đầu vào và số đầu ra có thể khác nhau. Điều khiển MIMO được sử dụng trong hai ứng dụng khác nhau:

  • Multi-Exciter / Single-Axis (MESA) – ứng dụng của nhiều bộ kích thích cung cấp đầu vào động cho mục kiểm tra theo một hướng trục đơn. Ví dụ, một tên lửa dài có thể yêu cầu kích thích ở đầu phía trước và phía sau trong một trục đơn.
  • Multi-Exciter / Multi-Axis (MEMA) – ứng dụng của nhiều bộ kích thích cung cấp đầu vào động cho vật phẩm thử nghiệm theo cách đòi hỏi nhiều hơn một trục để kích thích và đo lường. Thông thường một MEMA yêu cầu ba trục; dọc, ngang và dọc để mô tả thử nghiệm.

Acoustic Control

 Trong điều khiển âm thanh, một trường âm thanh khuếch tán được tạo ra trong một buồng vang. Thông thường kích thước ngẫu nhiên dải rộng được cung cấp và phổ tham chiếu được định hình. Thử nghiệm này được áp dụng cho vật liệu hoặc cấu trúc có chức năng hoặc tồn tại trong một lĩnh vực ồn âm thanh như xe hàng không vũ trụ, xe khởi động, nhà máy điện và các nguồn âm thanh cường độ cao khác.

Hình 18: Căn chỉnh vệ tinh cho thử nghiệm âm thanh trong buồng vang

Vì thử nghiệm này cung cấp một phương tiện hiệu quả để tạo rung trên 100 Hz, nên thử nghiệm này cũng có thể được sử dụng để bổ sung cho thử nghiệm độ rung cơ học, sử dụng năng lượng âm thanh để tạo ra phản ứng cơ học trong vật liệu gắn bên trong.

Direct Field Acoustic eXcitation (DFAX)

Phương pháp kích thích Direct Field Acoustic, có tên là DFAT ở Hoa Kỳ, đã được phát triển và được sử dụng một phần ngày nay để đạt tiêu chuẩn về vệ tinh và componets. Sự sẵn có của loa phóng thanh thương mại và bộ khuếch đại có khả năng tạo ra trường âm thanh cần thiết trong thử nghiệm đã làm cho sự phát triển của phương pháp kích thích âm thanh trực tiếp có thể.

Hình 19: Chuẩn bị cho thử nghiệm DFAX thực hiện tại Thales Alenia

Trong một thử nghiệm DFAX, mẫu vật được đặt ở giữa vòng tròn loa và bị kích thích bởi một trường âm thanh trực tiếp. Các loa và ampli hiện đại cung cấp các decibel cao cần thiết để đạt được mức áp suất âm tổng thể đích (OASPL). Các mức độ rung được đo trên mẫu thử trong thử nghiệm DFAX có thể so sánh với các mức rung được đo bằng kích thích âm học vang dội.

Thử nghiệm điều khiển rung là gì? (Part 1)

Hệ thống điều khiển rung và ứng dụng trong công nghiệp (Part 2)

 

Chia sẻ bài đăng này
  , , , , , , , , , , , , , ,


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *