工業現場的強振動干擾一般為低頻干擾,每隔4抽取1個數據,將采樣頻率降至2500HZ,近似于實際應用中50mm口徑氣體流量的渦街流量計設置的采樣頻率。用橡膠錘水平敲擊下游管道時,提取2048點沖擊瞬間傳感器的輸出數據。然后,分別對前400點和后1648點數據做頻域幅值譜分析。FFT的計算點數為2048點,數據量不夠的部分用零補齊。該瞬態沖擊的時域波形和頻域幅值譜的局部放大圖如圖4.3所示。
實驗平臺中的管道系統是一個由多個部件共同構成的復雜的機械彈性系統。根據管道振動的理論分析,該系統具有多個自由度,因此,管道系統也具有多個共振固有頻率。當敲擊沖擊力所激發的頻率與管道系統所具有的固有頻率相近或相等時,管道將產生機械共振,但由于激勵為瞬態,持續時間較短。隨后,管道系統受到固件束縛力的作用,機械共振將隨之衰減。管道系統承受的瞬態沖擊振動干擾屬于機械界面的接觸振動。機械界面在受到瞬態沖擊時,振動干擾都有一個共同的特性:干擾的幅值先突變,然后振蕩衰減。
由圖4.3所示的時域波形可知,受到瞬態沖擊力的影響,渦街流量傳感器輸出信號的幅值在敲擊起始時刻發生突變,但是,持續時間較短。敲擊沖擊力去除后,管道系統由于受到支架的束縛力作用,振動信號振蕩衰減,最終進入穩定狀態。該時域波形的特性與上述機械彈性系統的特性相吻合。
由圖4.3所示的頻域幅值譜可知,在敲擊振動干擾下,渦街流量計傳感器輸出信號的幅值譜中具有多個干擾頻率分量,這些分量的峰值對應的頻率分別就是管道系統的共振固有頻率。如果沖擊力過強,沖擊干擾分量的能量可能大于渦街流量信號的能量。此時,基于能量占優原理的常規數字信號處理方法可能導致錯誤的結果。
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