Протокол сбора данных для определения встроенных функций чувствительности

Общая цель этой процедуры заключается в определении встроенных функций чувствительности конструкции. Процедура будет продемонстрирована на лопасти ветряной турбины жилого масштаба. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы, связанные с мониторингом состояния конструкции, например, как изменится реакция конструкции из-за повреждения в определенном месте.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что он обеспечивает метод моделирования конструкции на основе экспериментально измеренных данных, устраняя необходимость знать конкретные параметры массы, жесткости и демпфирования. Начните с проектирования испытательного приспособления, чтобы воспроизвести реалистичные граничные условия. В этом примере места расположения болтов подготавливаются в соответствии с местами установки лезвия.

Изготовьте приспособление из стали, чтобы свести к минимуму его вклад в динамическую реакцию испытуемого образца. Соберите приспособление, сначала прикрутив лезвие болтами к специальному Т-образному кронштейну, а затем закрепив приспособление на стальном столе. Теперь определите и отметьте сетку мест удара на лезвии.

С помощью маркера или восковой ручки отметьте и пронумеруйте 30 точек, которые охватывают все лезвие. Затем измерьте относительное положение точки, чтобы использовать его для визуального представления результатов теста. Далее подготовьте одноосевые акселерометры 10 милливольт на г.

Выбор правильной чувствительности акселерометра имеет решающее значение для получения хорошего соотношения сигнал/шум. Кроме того, убедитесь, что частотный диапазон акселерометра достаточен для захвата интересующего вас частотного диапазона. Откалибруйте каждый датчик.

Прикрепите датчик к ручному вибростенду, который может выдавать силу одной частоты 9,81 метра в секунду в квадрате. Измерьте реакцию датчика в течение двух секунд встряхивания. Выходное усилие отображается в программном считывании.

Умножьте среднеквадратичную амплитуду на 1000, чтобы определить коэффициент калибровки акселерометра в милливольтах на г. Следующим этапом является подготовка ударного молотка, который имеет чувствительность 11,2 милливольта на ньютон. Убедитесь, что молоток может возбуждать испытуемый образец как по амплитуде, так и по частоте.

Затем прикрепите к молотку нейлоновый наконечник, который не нарушит его функцию. Наконец, подключите молоток к системе сбора данных с помощью кабеля BNC. Теперь определите расположение датчиков на лезвии и прикрепите акселерометры с помощью суперклея.

Выберите местоположения в точках m и n по обе стороны от поврежденного места. Затем установите третий акселерометр в точке k. Данные с этого датчика будут использоваться для проверки результатов анализа встроенной функции чувствительности.

Откройте графический интерфейс получения данных. Во-первых, включите обнаружение двойного попадания. Затем установите частоту дискретизации на 10, 240 герц.

Используемый диапазон частот составляет половину частоты дискретизации. В-третьих, установите время выборки равной одной секунде. В-четвертых, выберите канал молотка в качестве канала срабатывания и установите уровень срабатывания на 10 ньютонов.

В-пятых, установите длину предварительного запуска равной 5% от общего времени выборки. Данные перед запуском — это данные, собранные и сохраненные в буфере перед запуском системы сбора данных. Важно извлечь и сохранить эти данные, чтобы зафиксировать все событие воздействия.

В-шестых, выберите оценку H1 FRF, которая предполагает, что в каналах отклика есть шум, а в канале силы шум отсутствует. Наконец, введите информацию об акселерометре и молотке, включая калибровочные коэффициенты и идентификационные примечания. Затем сохраните настройки для ведения учета и использования в будущих тестах.

Как только суперклей, используемый для крепления датчиков, полностью затвердеет, ударьте по первой точке молотком. Когда амплитуда силы удара превысит выбранный уровень срабатывания, сработает система сбора данных и начнется запись данных, включая выбранный объем данных до срабатывания. Во время сбора данных контролируйте каналы в программном обеспечении, чтобы избежать клиппинга и двойных ударов.

Кроме того, наблюдайте за графиком когерентности для дальнейшей оценки качества полученных данных. Не передавайте данные в окно во время сбора. Точка попадания еще четыре раза с постоянной амплитудой попадания.

Затем повторите этот процесс для каждой выбранной точки на лезвии. После воздействия на все точки повторите процесс полностью на поврежденном лезвии. Данные с поврежденного лезвия нужны только для оценки эффективности встроенных функций чувствительности.

Нет необходимости определять сами встроенные функции чувствительности. Подобно функциям частотной характеристики, встроенные функции чувствительности имеют пики вблизи собственных частот конструкции. Чем выше значение функций, тем более чувствительно местоположение к повреждениям между точками m и n.

Возьмем, к примеру, амплитуды функции вблизи 142 Гц. Понятно, что наиболее чувствительны к повреждениям расположенные датчики, соответствующие квадратам в первом и третьем столбцах. Обратите внимание, что эти местоположения были определены на основе данных, полученных с помощью исправного лезвия.

Разница между функциями АЧХ, определенными по исправному лезвию, и функциями АЧХ, определенными по поврежденному лезвию, показывает, что встроенные функции чувствительности очень эффективны для прогнозирования мест на лезвии, которые наиболее чувствительны к повреждениям, о чем свидетельствует сходство между этими двумя графиками. После просмотра этого видео у вас должно сложиться четкое представление о том, как получить данные, необходимые для определения встроенных функций чувствительности конструкции. Несмотря на то, что эта процедура продемонстрирована на лопасти ветряной турбины, она применима к любой конструкции, реакцию которой можно измерить с помощью ударного молотка и акселерометра.