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嘉峪檢測網 2024-07-15 18:28
振動試驗中經常會出現dB(分貝)的概念,概念定義請參考上面鏈接文章復習一下,需要注意的是它分兩種情況,一種是加速度、速度、位移、電壓、電流等使用的dB,另一種是能量、功率、PSD等使用的dB,兩者的區別是定義式前面的系數不同。一個是20,一個是10。
dB是倍數的另一種表現形式,因為定義式log括號里面的就是倍數。為什么在振動試驗中使用dB?主要是因為在振動試驗中常使用對數坐標,使用dB更適合表達,主要好處一是便于計算,將乘除化為加減,二是可以將數量級差異巨大的兩個量的數據細節都能比較清晰地呈現,即差異懸殊的兩個量之間比值的相對大小,用比較小的數字來表征。所以需要我們突破常規概念,轉換思維。在振動試驗中,dB經常在以下幾種情況下出現。
1、 試驗控制精度公差的定義
如下圖試驗條件,試驗運行時,最完美的運行情況是響應加速度值(控制加速度傳感器響應值)曲線(綠色曲線)和目標加速度值曲線(紫色曲線)完全吻合,但是由于各種原因(共振、動圈傾斜等原因),不可能完全吻合,所以要設置控制精度要求即誤差要求。一般正負3dB以內可認為正常區域,警告范圍為正負3dB(黃線)與正負6dB(紅線)之間,也就是說響應加速度的值低于目標加速度的值0.71倍(3.55m/s2)或者高于目標加速度值1.41倍(7.05m/s2),認為試驗的控制精度出現問題,開始報警但試驗不停止,需要引起試驗人員的注意。試驗中斷范圍為正負6dB(紅線)以外,即響應加速度的值低于目標加速度的值0.5倍(5m/s2)或者高于目標加速度值2倍(10m/s2),試驗控制精度出錯,試驗中斷停止,再繼續試驗下去失去試驗意義。
有些試驗標準給出警告和中斷dB值,很多試驗標準都是默認正負3dB和正負6dB,為什么默認這兩個值,作者從事這么多年一直沒有找到答案。但個人猜測可能和試驗材料的安全系數有關,學過《機械設計》的讀者可能記得一般取安全系數1.3至1.4之間,也就是3dB左右,通過牛頓第二定律計算受到1.3倍的推力激勵,試驗體材料還是安全的,不會損壞,但需要我們注意。材料的破壞系數一般為2,即6dB,受到2倍的推力激勵,材料破損,試驗就沒有必要進行,為了對稱,下限也就取-3dB和-6dB了。以上僅為一家之言,僅供參考。
沖擊試驗中的dB誤差同樣滿足上述描述,但在隨機試驗中即PSD的定義中是有區別的,雖然是同樣的正負3dB和6dB,但對應的倍數關系是不一樣,原因請從定義公式中查找,有興趣的同學可以自行計算下圖中每根曲線各點處的縱坐標對應PSD值。
2、 手動預試驗中量級設置
如下圖右上角所示,為了使試驗完美,不破壞試驗體,試驗都需要進行預試驗,可以先小量級進行試驗,然后通過手動按鈕慢慢上量級,一般從-10dB開始,每隔2dB相加,每次觀察試驗體的受力情況或者確認采集數據是否正常等,最后確認試驗運行無問題,直接上到0dB開始正式試驗。可能有的振動控制儀軟件沒有這個功能,敬請注意。
此處的dB是針對某個試驗量級來說的,有人會疑惑是功率譜密度的dB還是隨機試驗加速度RMS值的dB。從上面的定義可以看出,做出這樣的理解是錯誤的,某個dB時,實際上已經唯一地確定了試驗量級地相對大小。只是有用不同物理量,如PSD或者RMS來計算比值的時候,其比值結果時不同的,下圖中時針對加速度的RMS值來說的,即
dB = 10log(PSD2/PSD2)= 20log(RMS2/RMS1)
3、 隨機試驗PSD值條件斜率的設定
dB/oct的形式出現,具體參考下面的鏈接文章。
振動試驗入門 其他相關事項12 隨機試驗條件中“dB/oct”如何理解?
4、 動態范圍指標
動態范圍是指某個量最高的量值和最低量值的比值,一般也用dB表示,和振動控制儀硬件的AD(模數轉換器)的位數密切相關,dB值越大越好,精度越高,可以用來衡量振動試驗機系統的優劣。
5、 噪聲測試領域
一種特殊用法,衡量噪聲的量級大小,比如我國有關標準規定住宅區噪聲,白天不餓能超過55dB,夜間應低于45dB。而這個dB是與安靜環境下一根針掉下來的聲音進行比較的。振動試驗里面基本用不到,了解一下即可。
以上列舉了dB(分貝)概念在振動試驗中出現的情亂,有可能有遺漏。讀完全文是不是覺得dB沒有那么難了,只是倍數的另外一種表達方式而已,重點理解第一種情況。最后,用兩張表格即分貝和倍數的關系(振動試驗常用值、兩種情況)來結束全文。
來源:振動試驗學習筆記