【技术实现步骤摘要】
基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法及测量装置
本专利技术涉及一种阻尼材料损耗因子测量技术，尤其是涉及一种基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法及测量装置。
技术介绍
在噪声与振动控制工程应用领域中，阻尼涂层是抑制金属薄板振动的有效方法。阻尼材料损耗因子是描述材料阻尼性能的重要参数，被广泛地应用于阻尼材料性能对比和设备噪声预测中。传统的悬臂梁方法是直接在频域上逐个寻找前几阶振动速度共振峰的中心频率和半功率带宽，人工计算阻尼材料损耗因子。该法的缺点是效率低，工作量大，人工读取中心频率和半功率带宽容易引入误差，特别是当共振峰比较尖锐的时候。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足而提供的一种基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法及测量装置，其创新点在于从试件振动速度的时域信号和冲激响应函数入手，通过快速傅里叶变换得到振动速度频响函数，在频域上直接找到所有振动模态的共振峰曲线，及其对应的中心频率和半功率带宽，进而计算阻尼材料损耗因子。该测量方法和装置具有精度高、速度快、再现性好的优点，测量数据的采集、处理、分析一体化，自动化程度高。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法，其特征在于，包括以下步骤:I)信号发射模块通过依次连接的数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和电磁换能器向阻尼台上的被测试件发出扫频、白噪声或多频正弦分量的激励信号，其中试件包括金属基板和复合试件；2)信号采集模块通过依次连接的非接触式振动速度计、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元，依次采集金属基板...
【技术保护点】
一种基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)信号发射模块通过依次连接的数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和电磁换能器向阻尼台上的被测试件发出扫频、白噪声或多频正弦分量的激励信号，其中试件包括金属基板和复合试件；2)信号采集模块通过依次连接的非接触式振动速度计、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元，依次采集金属基板和复合试件的振动速度信号并将其发送给信号处理模块；3)信号处理模块对接收到的金属基板和复合试件的振动速度信号进行处理后得到试件的振动速度冲激响应和频响函数，各阶共振峰的中心频率、半功率带宽、半功率带宽与中心频率的比值，以及阻尼材料损耗因子，并将结果发送给显示模块、存储及报表生成模块；4)显示模块显示试件振动速度信号曲线、冲激响应曲线、频响函数曲线、自动或手动节选各阶共振峰曲线及其相应的阻尼材料损耗因子计算结果；5)存储及报表生成模块存储采集到的振动速度信号、冲激响应和频响函数、以及阻尼材料损耗因子计算结果，并生成测试报告；6)离线分析模块可调用已存储的测量数据，进行深入分析。
【技术特征摘要】
1.一种基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)信号发射模块通过依次连接的数字信号生成单元、数模转换卡、功率放大器和电磁换能器向阻尼台上的被测试件发出扫频、白噪声或多频正弦分量的激励信号，其中试件包括金属基板和复合试件； 2)信号采集模块通过依次连接的非接触式振动速度计、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元，依次采集金属基板和复合试件的振动速度信号并将其发送给信号处理模块； 3)信号处理模块对接收到的金属基板和复合试件的振动速度信号进行处理后得到试件的振动速度冲激响应和频响函数，各阶共振峰的中心频率、半功率带宽、半功率带宽与中心频率的比值，以及阻尼材料损耗因子，并将结果发送给显示模块、存储及报表生成模块； 4)显示模块显示试件振动速度信号曲线、冲激响应曲线、频响函数曲线、自动或手动节选各阶共振峰曲线及其相应的阻尼材料损耗因子计算结果； 5)存储及报表生成模块存储采集到的振动速度信号、冲激响应和频响函数、以及阻尼材料损耗因子计算结果，并生成测试报告； 6)离线分析模块可调用已存储的测量数据，进行深入分析。2.根据权利要求1所述的一种基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法，其特征在于，所述的信号处理模块对接收到的金属基板和复合试件的振动速度信号进行处理后得到阻尼材料损耗因子， 具体过程如下: 301)将采集到的试件振动速度信号和数字激励信号互相关获得复合试件的振动速度冲激响应； 302)通过快速傅里叶变换将振动速度冲激响应变换到频域，获得试件的振动速度频响函数； 303)通过高斯加权曲线平滑法对所得到的振动速度频响函数曲线进行平滑化处理，得到平滑后的振动速度频响曲线； 304)在平滑后的振动速度频响曲线上寻找各阶共振峰的中心频率fi及半功率带宽Δ fi，所述的半功率带宽Λ fi是中心频率幅值的0.707倍所对应的高低频率之差； 305)金属基板的弯曲模量和损耗因数由下列公式计算:tan δ f0 = Afi0/fi0Ef0 =Efc/ tan δ f0式中: Eft/——储能弯曲模量，Pa; Eftl—损耗弯曲模量，Pa ； tan δ f0—弯曲损耗因数； P ο-金属基板密度，kg/m3 ； 10——在自由梁方式时金属基板长度，在悬臂梁方式时，则为金属基板自由长度，m ; h0-金属基板厚度，m ； ?0——共振阶数；fi0—第i阶共振频率，Hz ； Δ fi0——第i阶共振峰宽度，Hz ； 4—第i阶共振时的数值计算因子，有下列公式确定: 对悬臂梁方式: 3.根据权利要求2所述的一种基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测量方法，其特征在于，所述的在拟合后的振动速度频响曲线上寻找各阶共振峰的中心频率具体步骤为: a、先在整条振动速度频响曲线上中找到最大值并确定其坐标，即A(f0，y0)；b、对fO之后的信号操作:根据振动速度频响曲线选取p*yO作为一个阈值，P e (0,1),设 P = 0.25 ; C、确定距离A最近的幅值为p*y0的点B(fl, pyO)； d、确定第二峰值点位置: d.1先在fl之后的信号中确定最大值的坐标(f2，y2)，若f2-fl < fl_f0，则从f2之后继续确定最大值坐标(f21，y21)，若f21-f2 < Π-fO，则从f21后继续确定最大值坐标，直到f2n-f2n-lf Ι-fO，找到第二阶峰值信号A' (f2n，y2n)，则将信号从(f0+f2n)/2处截断，记为f中'=(f0+f2n)/2，则A(f0，y0)是O到f中'之间的第一阶峰值信号； d.2以f中'为起点的信号重复执行上述a、b、c、d.1便可得到第二阶峰值信号，同理可得出其他峰值信号； d.3按国家规范《GBT 18258-2000阻尼材料阻尼性能测试方法》悬臂梁法通常截出二到四阶共振峰即可。4.一种实施权利要求1所述的基于冲激响应法的阻尼材料损耗因子测...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海生，杨春庄，李文婷，陈婧，
申请(专利权)人：同济大学， 上海英波声学工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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