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    一種非接觸測量邊界振動的方法及應用技術

    技術編號:8160197 閱讀:245 留言:0更新日期:2013-01-07 18:50
    本發明專利技術公開了一種非接觸測量邊界振動的方法及應用,首先在三維空間內建立直角坐標系,并在被測物體周圍布置2N個聲壓傳感器,確定其幾何坐標矢量;利用數據采集卡對2N個聲壓傳感器的信號進行同步采樣,通過各個聲壓傳感器測量得到時域聲壓,經傅里葉變換得到頻域復聲壓;基于各聲壓傳感器位置的頻域復聲壓、計算機虛擬離散得到的結構單元及聲學邊界元的數值積分程序計算得到各離散單元表面的振動復速度和復聲壓;通過結構表面振動復速度和復聲壓計算得到結構表面的聲強值,識別得到聲源的位置和強度。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及一種振動測試方法,特別涉及一種非接觸測量被測物體邊界振動速度、聲壓的方法,并可以將該方法應用于振動聲源的識別。
    技術介紹
    邊界的振動存在于多種應用場合。邊界振動的測量方法目前主要采用加速度傳感器安裝在邊界表面進行測量,這種測量方法屬于接觸式測量,一方面由于傳感器與振動表面接觸并一起運動,不可避免的帶來測量誤差;另一方面單個傳感器只能測量當地的局部振動速度,測量效率較低。采用電渦流或光學傳感器是一種非接觸式測量方法,能夠動態測量振動物體表面的位移、速度等參量,具有較高的精度,但是同樣不能一次測量整個固體邊界各局部的振動位移和速度,測量效率不高。現有技術還未有一種采用非接觸方式能夠同·時測量整個固體邊界各局部表面振動速度的方法。
    技術實現思路
    本專利技術的目的是提供一種采用非接觸方式同時測量整個固體邊界各局部表面振動速度的方法。該非接觸測量方法測量精度高,并能顯著提高測量速度,同時,基于測得的固體局部表面振動速度,可以快速計算出相應的位移、加速度。為達到以上目的,本專利技術是采取如下技術方案予以實現的一種非接觸邊界振動測量方法,其特征在于,包括下述步驟(I)在被測物體周圍布置2N個聲壓傳感器,各聲壓傳感器連接一個數據采集卡,數據采集卡連接至計算機;在三維空間內建立直角坐標系,確定各聲壓傳感器的幾何坐標矢量 Xn,其中,n=l,2,. . . 2N,N 彡 2 ;(2)基于數據采集卡同步采樣得到2N個聲壓傳感器采集的時域離散聲壓P (xn,k Λ t),k = 1,2,... K,其中K表示采樣次數,Δ t表示采樣時間間隔;(3)對時域離散聲壓P (xn,k Λ t)采用快速傅里葉變換,得到對應的頻域復聲壓P (xn,k Λ f),其中4/" = 表示頻率分辨率;(4)將被測物體邊界虛擬離散為N個三角形或四邊形單元,分別確定各單元的面積Sm,m=l, 2,. . . N和單元中心的坐標矢量7111及法向矢量n(ym),將上述參數和步驟(3)得到的2N個聲壓傳感器的頻域復聲壓值代入到下式P(^kAf) = -EI dG(x0J;^Af)p(y^kAf)dSJyJ m = l ' J c^nKym )⑴_2] -2kjJ2 Js kAfpVn{jm,kAf)G(xn,ym,kAf)dSm(ym)m—1 .m其中G(xn, ym, k Δ f)表示頻域Green函數,其具體表達式為權利要求1.ー種非接觸測量邊界振動的方法,其特征在于,包括下述步驟 (1)在被測物體周圍布置2N個聲壓傳感器,各聲壓傳感器連接ー個數據采集卡,數據采集卡連接至計算機;在三維空間內建立直角坐標系,確定各聲壓傳感器的幾何坐標矢量xn,其中,2.如權利要求I所述的非接觸測量邊界振動的方法,其特征在于,所述滿足尺寸要求的単元尺寸在3.一種振動聲源的識別方法,其特征在于,基于權利要求I所述非接觸測量邊界振動的方法根據被測物體表面的振動復速度和復聲壓,計算得到被測物體表面的聲強,在計算機顯示設備上輸出被測邊界表面的聲源強度分布特征。全文摘要本專利技術公開了一種非接觸測量邊界振動的方法及應用,首先在三維空間內建立直角坐標系,并在被測物體周圍布置2N個聲壓傳感器,確定其幾何坐標矢量;利用數據采集卡對2N個聲壓傳感器的信號進行同步采樣,通過各個聲壓傳感器測量得到時域聲壓,經傅里葉變換得到頻域復聲壓;基于各聲壓傳感器位置的頻域復聲壓、計算機虛擬離散得到的結構單元及聲學邊界元的數值積分程序計算得到各離散單元表面的振動復速度和復聲壓;通過結構表面振動復速度和復聲壓計算得到結構表面的聲強值,識別得到聲源的位置和強度。文檔編號G01H17/00GK102853902SQ20121032753公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日專利技術者毛義軍, 趙忖, 徐辰, 張群林, 祁大同 申請人:西安交通大學本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種非接觸測量邊界振動的方法,其特征在于,包括下述步驟:(1)在被測物體周圍布置2N個聲壓傳感器,各聲壓傳感器連接一個數據采集卡,數據采集卡連接至計算機;在三維空間內建立直角坐標系,確定各聲壓傳感器的幾何坐標矢量xn,其中,n=1,2,...2N,N≥2;(2)基于數據采集卡同步采樣得到2N個聲壓傳感器采集的時域離散聲壓p(xn,k△t),k=1,2,...K,其中K表示采樣次數,△t表示采樣時間間隔;(3)對時域離散聲壓p(xn,k△t)采用快速傅里葉變換,得到對應的頻域復聲壓P(xn,k△f),其中表示頻率分辨率;(4)將被測物體邊界虛擬離散為N個三角形或四邊形單元,分別確定各單元的面積Sm,m=1,2,...N和單元中心的坐標矢量ym及法向矢量n(ym),將上述參數和步驟(3)得到的2N個聲壓傳感器的頻域復聲壓值代入到下式:P(xn,kΔf)=-Σm=1N∫Sj∂G(xn,ym,kΔf)∂n(ym)P(ym,kΔf)dSm(ym)(1)-2πjΣm=1N&Integral;SmkΔfρVn(ym,kΔf)G(xn,ym,kΔf)dSm(ym)其中G(xn,ym,k△f)表示頻域Green函數,其具體表達式為G(xn,ym,kΔf)=ej2πkΔf|xn-ym|/c04π|xn-ym|---(2)基于上述步驟構造一個2N×K維方程組,求解方程組得到被測物體邊界上N個單元表面振動的復速度Vn(ym,k△f)和復聲壓P(ym,k△f);(5)將求解結果回代到式(1)求解得到被測物體表面N個單元分別對2N個聲壓傳感器輻射的復聲壓Pm(xn,k△f);(6)類似于步驟(4),對被測物體邊界上N個單元中的每一個單元再次虛擬離散細分為N個更小單元;采用式(1)繼續求解更小單元振動的復速度和復聲壓;重復上述操作,直到求解得到被測物體邊界上滿足尺寸要求的單元振動復速度和復聲壓;(7)根據已求得的被測物體表面各滿足尺寸要求的單元振動復速度,代入到式(3)和式(4)中分別求出該單元的振動加速度和位移:an(ym,k△f)=j2π·k△f·Vn(ym,k△f)????(3)Dn(ym,kΔf)=Vn(ym,kΔf)j2π·kΔf---(4)FDA00002107723100011.jpg...

    【技術特征摘要】

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:毛義軍趙忖徐辰張群林祁大同
    申請(專利權)人:西安交通大學
    類型:發明
    國別省市:

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