冲击响应谱分析(SRS)是任意瞬态加速度输入的图形表示,例如单次自由度(SDOF)系统(如弹簧上的质量)如何响应该输入的冲击。实际上,它显示了无限数量的SDOF的峰值加速度响应,每个SDOF具有不同的固有频率。 加速度响应幅度在垂直轴上表示,任何给定的SDOF的固有频率都显示在水平轴上。

使用以下过程从冲击波形产生SRS:

  • 选择SRS的阻尼比;
  • 假设一个假设的自由度单系统(SDOF),其阻尼固有频率为x Hz;
  • 在(或之后)暴露于相关震动期间的任何时间,计算(通过时基模拟或更微妙的)您的SDOF的质量元素所经历的最大瞬时绝对加速度。将它放在g(g是标准的,但是选择你想要的任何加速单位)与假设系统的频率(x);
  • 对于X的其他值重复步骤2和3,例如对数高达1000x。

峰值加速度与测试系统频率的结果图称为冲击响应谱或SRS。该过程可以在下图中描述:

冲击响应谱分析(SRS) 1

用于计算SRS的多自由度系统模型的图示

SDOF机械系统由以下组件组成:

  • 质量,其值用变量M表示
  • 弹簧,其刚度用变量K表示
  • 阻尼系数,用变量C表示的阻尼器

谐振频率,Fi和临界阻尼因子,表征SDOF系统,其中:

冲击响应谱分析(SRS) 2

对于小于或等于0.05的光阻尼比,频率响应的峰值发生在紧邻附近,并由下式给出,其中Q是品质因子:

冲击响应谱分析(SRS) 3

任何瞬态波形都可以表示为SRS,但关系不是唯一的; 许多不同的瞬态波形可以产生相同的SRS(可以通过称为“震动合成”的过程利用一些东西)。SRS不包含有关其创建的瞬态波形的所有信息,因为它仅跟踪峰值瞬时加速度。

不同的阻尼比对于相同的冲击波形产生不同的SRS。零阻尼将产生最大响应。非常高的阻尼产生非常平坦的SRS。阻尼水平由“质量因子”Q证明,也可以考虑正弦振动情况下的传递性。5%的阻尼比导致Q为10.如果没有指定假定的Q值或阻尼比值,则SRS图是不完整的。

SRS音箱的频率间距
通常SRS频谱由以对数频率均匀分布的多个分组组成。频率分布可以由两个数字定义:参考频率和分数倍频程数,如1/1,1/3或1/6。

倍频程是倍频。例如,频率为250Hz和500Hz的频率是1kHz和2kHz。

冲击响应谱分析(SRS) 4

全倍频程滤波器形状

比例带宽属性将以对数标度均匀地划分频率信息。它在分析各种自然系统方面非常有用。例如,人类对噪声和振动的响应是非常非线性的,许多机械系统具有通过比例带宽分析最佳特征的行为。

为了获得更好的频率分辨率,频率范围可以分为比例带宽,它们是倍频程的一小部分。例如,使用1/3倍频程间隔,每个倍频程有3个SDOF滤波器。一般来说,对于1 / N分数倍频程,每倍频程有N个带通滤波器,使得:

冲击响应谱分析(SRS) 5

 

其中1 / N称为分数倍频程数,参考频率只是任何频率。SDOF滤波器的所有其他中心频率参考该频率。当参考频率和分数倍频程数固定时,确定整个频率范围内的频率分布。

SRS测量物理量

CoCo-80X 动态信号分析仪的 SRS测试可用的测量物理量是:每个通道的时间流(原始数据),块捕获的时间信号和每个通道的三个SRS。

  • Time streams(时间流): 这与CoCo上的任何其他应用程序相同。时间流始终可用于查看和录制。观察输入信号是否在有效范围内是非常有用的工具。记录的正弦波可用于进一步的后处理。在CoCo中,时间流通常表示为ch1,ch2等。
  • Block time signals(块时间信号): 这些是用于SRS分析的块捕获信号。 采集模式将控制块时间信号的采集方式。
  • SRS: 每个块时间信号将计算震动响应光谱。频谱的工程单位由输入通道使用的传感器决定。在CoCo-80X中,光谱通常表示为三种类型:Maximum Positive spectrum(最大正光谱); Maximum Positive spectrum(最大正谱)和Maximum-Maximum spectrum(最大-最大谱)。
  • Maximum Positive Spectrum(最大正谱):这是由于瞬态输入引起的最大的正响应,不参考输入的持续时间。
  • Maximum Negative Spectrum(最大负频谱):这是由于瞬态输入引起的最大的负响应,而不考虑输入的持续时间。
  • Maximax Spectrum(最大光谱): 这是正和负光谱的绝对值的出色。它是最常用的SRS类型。对数字Maximax是普遍接受的SRS演示格式。

 

其他常见的SRS措施包括所谓的Primiary SRS(主SRS),Residue SRS(残差SRS)和Composite SRS(复合SRS)。CoCo-80X只计算复合SRS。