专利摘要
专利摘要
本发明提出一种考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法，可以在测试过程中使用柔性的、具有有限质量以及有限刚度的基座，也就可以考虑基座特性对隔振器机械阻抗的影响，弥补阻塞法的不足，从而使获得的机械阻抗更加符合隔振器在实际隔振系统中的所具有的机械阻抗特性。本发明不再需要使用专用的阻抗台进行试验，降低了试验条件，减少了测试成本；也不需要考虑因阻抗台达不到“阻塞”要求而产生的测试误差问题。
权利要求
1.一种考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：搭建测试系统，所述测试系统包括激振器、被测隔振器、基座、加速度传感器和力传感器；被测隔振器两端安装通过力传感器分别连接激振器和基座，加速度传感器安装在被测隔振器上；测试系统中的基座结构与被测隔振器在实际隔振系统中所连接的基座结构相同；
步骤2：启动激振器，获取隔振器输入端的力信号F
步骤3：将测试系统中的基座结构的长度或宽度或厚度在10％的范围内调整，其它条件不变，再次启动激振器，获取隔振器输入端的力信号F
步骤4：建立隔振器的机械阻抗矩阵方程：
其中
对于机械阻抗Z
其中α
对于步骤3中得到的力与加速度信号，建立以下公式
下标②表示步骤3中得到的振动数据，将上式代入隔振器机械阻抗矩阵方程中得到
能够得到矩阵形式
对于机械阻抗Z
利用步骤2和步骤3得到的振动数据，能够得到矩阵形式
步骤5：将步骤2与步骤3中获得的两组振动数据代入上述两个矩阵方程中，解出各个α
计算出隔振器各个机械阻抗的值。
说明书
技术领域
本发明涉及隔振器试验技术领域，具体涉及一种考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法。
背景技术
隔振器机械阻抗作为隔振器动态特性的一种表征，是隔振器设计和性能优化的主要指标，也是隔振系统效果评价的重要参量，机械阻抗的准确获取已成为隔振器设计与应用过程中不可或缺的一环。由于大部分隔振器结构复杂、材料特性不一，且容易受到载荷工况以及温度等环境因素的影响，很难建立精确的数学模型得到其机械阻抗的解析解，因此获取隔振器机械阻抗通常采用专用的试验装置，依赖试验测试获取。
现阶段，国内外基本采用阻塞法获取隔振器的机械阻抗。阻塞法的测试原理中，假设与隔振器连接的基座是固定的，基座具有无限大的有效质量与刚度，并在测试过程中将隔振器的端部“阻塞”在专用的阻抗台上，使隔振器阻塞端速度为零，以使测试条件符合该方法的原理假设。但在实际隔振系统中，任意基座在任何频率下都不具有无限的有效质量与刚度，对于具有有限质量或是柔性较大的基座而言，频率越高，基座的结构模态越丰富，结构共振点越多，基座也愈发不满足无限有效质量及刚度假设。由于阻塞法没有考虑基座对隔振器机械阻抗的影响，采用阻塞法获取的机械阻抗往往与隔振器在实际隔振系统中所具有的机械阻抗之间存在一定差异，即阻塞法本身具有较为明显的系统误差。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提出了一种考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法，该方法能够在获取隔振器机械阻抗的过程中，考虑基座特性对隔振器机械阻抗的影响，使获取的机械阻抗更加符合隔振器在实际隔振系统所具有的机械阻抗。
本发明所采用的技术方案为：
所述一种考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：搭建测试系统，所述测试系统包括激振器、被测隔振器、基座、加速度传感器和力传感器；被测隔振器两端安装通过力传感器分别连接激振器和基座，加速度传感器安装在被测隔振器上；测试系统中的基座结构与被测隔振器在实际隔振系统中所连接的基座结构相同；
步骤2：启动激振器，获取隔振器输入端的力信号F1①、输出端的力信号F2①，隔振器输入端的加速度信号a1①，输出端的加速度信号a2①；
步骤3：将测试系统中的基座结构的长度或宽度或厚度在10％的范围内调整，其它条件不变，再次启动激振器，获取隔振器输入端的力信号F1②、输出端的力信号F2②，隔振器输入端的加速度信号a1②，输出端的加速度信号a2②；
步骤4：建立隔振器的机械阻抗矩阵方程：
其中 表示隔振器的阻抗矩阵；F1表示隔振器输入端的力信号，F2表示隔振器输出端的力信号，V1表示隔振器输入端的速度信号，V2表示隔振器输出端的速度信号；
对于机械阻抗Z21和Z22，以及步骤2中得到的力与加速度信号，建立以下公式
其中αij表示机械阻抗Zij的实部，βij表示机械阻抗Zij的虚部，F'i表示力信号Fi的实部，F”i表示力信号Fi的虚部，a'j表示加速度信号aj的实部，a”j表示加速度信号aj的虚部，符号右下角的下标①表示对应步骤2中的力与加速度信号；将该公式代入隔振器机械阻抗矩阵方程，并由jωV＝a将速度量转换为加速度量，得到
对于步骤3中得到的力与加速度信号，建立以下公式
下标②表示步骤3中得到的振动数据，将上式代入隔振器机械阻抗矩阵方程中得到
能够得到矩阵形式
对于机械阻抗Z11和Z12，建立以下公式
利用步骤2和步骤3得到的振动数据，能够得到矩阵形式
步骤5：将步骤2与步骤3中获得的两组振动数据代入上述两个矩阵方程中，解出各个αij与βij的值，并根据下式：
计算出隔振器各个机械阻抗的值。
有益效果
本发明具有以下优点：
1.本发明所述的隔振器机械阻抗测试方法可以在测试过程中使用柔性的、具有有限质量以及有限刚度的基座，也就可以考虑基座特性对隔振器机械阻抗的影响，弥补阻塞法的不足，从而使获得的机械阻抗更加符合隔振器在实际隔振系统中的所具有的机械阻抗特性；
2.不再需要使用专用的阻抗台进行试验，降低了试验条件，减少了测试成本；
3.不需要考虑因阻抗台达不到“阻塞”要求而产生的测试误差问题。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为典型隔振系统示意图；
图2为单向单输入单输出隔振器的输入与输出信号示意图；
图3为考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法的测试系统示意图；
图4为传感器与外接仪器连接示意图；
图5为采用阻塞法与考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法获取的隔振器机械阻抗Z11对比图；
图6为采用阻塞法与本专利所述方法获取的隔振器机械阻抗Z12对比图；
图7为采用阻塞法与本专利所述方法获取的隔振器机械阻抗Z21对比图；
图8为采用阻塞法与本专利所述方法获取的隔振器机械阻抗Z22对比图；
图3中各标号：1-激振器，2-上方力传感器，3-隔振器，4-下方力传感器，5-基座，6-下方加速度传感器，7-上方加速度传感器，8-支架及弹性绳。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图3所示，本实施例中以一个空载情况下的小型单输入单输出钢弹簧隔振器作为被测隔振器，仅考虑Z向的机械阻抗。若被测隔振器较大，一般需要在力传感器与被测隔振器之间加装一个刚性过渡件，使力传感器受力均匀，测试准确。本实施例的被测隔振器较小，因此无需加装过渡件。
本发明方法包括以下步骤：
步骤1：如图3所示搭建测试系统，所述测试系统包括激振器1、隔振器3、基座5、加速度传感器和力传感器。激振器1采用支架及弹性绳8吊挂，在激振器1与隔振器3的输入端之间安装上方力传感器2，基座5的结构与隔振器3在实际隔振系统中所连接的基座结构相同，在隔振器3的输出端与基座5之间安装下方力传感器4，在隔振器3的输入端安装上方加速度传感器7，隔振器3的输出端安装下方加速度传感器6，并如图4所示，将各个加速度传感器和各个力传感器与外接仪器连接。
步骤2：启动激振器1，使用上方力传感器2获取隔振器3输入端的第一组力信号F1①，使用下方力传感器4获取隔振器3输出端的第一组力信号F2①，使用上方加速度传感器7获取隔振器3输入端的第一组加速度信号a1①，使用下方加速度传感器6获取隔振器3输出端的第一组加速度信号a2①。
步骤3：将测试系统中的基座结构的长度(宽度、厚度也可)增加或缩小5％，其它条件不变，再次启动激振器1，使用上方力传感器2获取隔振器3输入端的第二组力信号F1②，使用下方力传感器4获取隔振器3输出端的第二组力信号F2②，使用上方加速度传感器7获取隔振器3输入端的第二组加速度信号a1②，使用下方加速度传感器6获取隔振器3输出端的第二组加速度信号a2②。
步骤4：根据图2，给出隔振器3的机械阻抗矩阵方程：
式(1)中， 表示隔振器3的阻抗矩阵；F1表示隔振器3输入端的力信号，F2表示隔振器3输出端的力信号，V1表示隔振器3输入端的速度信号，V2表示隔振器3输出端的速度信号。
对于机械阻抗Z21和Z22，以及步骤2中得到的第一组力与加速度信号，建立以下公式
式(2)中αij表示机械阻抗Zij的实部，βij表示机械阻抗Zij的虚部，F'i表示振动力信号Fi的实部，F”i表示振动力信号Fi的虚部，a'j表示振动加速度信号aj的实部，a”j表示振动加速度信号aj的虚部，符号右下角的下标①表示步骤2中的第一组力与加速度信号。若想要获取隔振器3的机械阻抗，就需要求解各个αij与βij的值。
根据式(1)可以得到：
F2＝Z21V1+Z22V2(3)
对频域内的速度信号V以及加速度信号a有以下关系：
jωV＝a (4)
式(4)中，ω表示振动圆频率。将式(2)代入式(3)，并通过式(4)将速度信号V转换为加速度信号a可以得到：
将式(5)化简可得：
将式(6)的实部和虚部分别写出可得：
同理，对于获取的第二组力与加速度数据有：
式(8)中，下标②表示第二组振动数据，将式(8)代入式(3)中化简，并分离等式中的实部与虚部可以得到：
将式(7)与式(9)联合可以得到：
将式(10)写成矩阵方程的形式：
对于机械阻抗Z11和Z12，也可以建立：
并经由相似的推导过程获得：
将式(13)写成矩阵方程的形式：
步骤5：将步骤2与步骤3中获得的第一组与第二组振动数据代入上述两个矩阵方程式(11)和式(14)中，解出各个αij与βij的值，并根据下式：
计算出隔振器各个机械阻抗的值。
上述的隔振器机械阻抗测试方法可以在测试过程中使用柔性的、具有有限质量以及有限刚度的基座，也就可以考虑基座特性对隔振器机械阻抗的影响，弥补了阻塞法的不足，从而使获得的机械阻抗更加符合隔振器在实际隔振系统中的所具有的机械阻抗特性。
在步骤3中，获取第二组振动响应数据时，对基座5的尺寸进行了少量的调整，获取额外的振动响应数据组并将其用于隔振器机械阻抗的计算中，以减小各组振动数据之间的线性相关度，防止在计算过程中式(11)及式(14)中的系数矩阵条件数过大，造成系数矩阵病态，从而提高最终机械阻抗结果的准确性。
如图5至图8为采用阻塞法与本专利所述方法获取的隔振器各个机械阻抗的对比图，由于本专利所述的方法将基座对隔振器机械阻抗的影响考虑在内，因此本专利所述方法获取的机械阻抗与采用阻塞法获取的机械阻抗具有差异，并且差异主要体现在较高频率。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
一种考虑基座影响的隔振器机械阻抗测试方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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