對于初入振動試驗行業(yè)的技術(shù)人員,個人認(rèn)為以下幾點是必須掌握的數(shù)學(xué)和物理知識,現(xiàn)羅列如下并進(jìn)行說明。這些都是高中求學(xué)時期所涉及的,是理解振動試驗內(nèi)容最基本的知識點。
1 對數(shù)(logax)
2 左手定則(F=IBLsinθ)
3 右手螺旋定則
4 牛頓第二定律(F = ma)
5 周期(T)、頻率(f)、角速度(ω)
6 分貝(dB)
7 倍頻程(oct)、十倍頻程(dec)
1 對數(shù)(logarithm)
1.1 對數(shù)的定義
如果,ap =x ( a>0,且a≠1 ),即a的p次方等于x,那么數(shù)p叫做以a為底x的對數(shù)(logarithm),記作
p = loga(x)
其中,a叫做對數(shù)的底數(shù),x叫做真數(shù),p叫做“以a為底x的對數(shù)”。
對數(shù)是對求冪的逆運算,
x=ap⇔ p=loga(x) [條件:a>0,a≠1]
例:
1.2 特殊對數(shù)
①常用對數(shù)(log或lg)
底數(shù)為10的對數(shù)。
log x⇔log10x 、 lg x⇔ log10x
②自然對數(shù)(lnx)
底數(shù)為e= 2.71828‥ (自然常數(shù))的對數(shù)。
lnx⇔logex
振動試驗中使用的基本上都是對數(shù)坐標(biāo),如果能掌握一些對數(shù)運算法則的話,對很多試驗內(nèi)容的理解和計算將達(dá)到事半功倍的效果,比如掃頻試驗、隨機試驗中的PSD等。
對數(shù)坐標(biāo)簡單說明
直線坐標(biāo)下,X軸100,Y軸大概20,但是X軸為1或10的時候,基本上讀不到Y(jié)軸的數(shù)值。但是在對數(shù)坐標(biāo)中,可以讀到Y(jié)軸的數(shù)值為1和4.5。也就是說,對數(shù)坐標(biāo)下,可以正確的顯示最大值的1/100或1/1000。這就是振動試驗中經(jīng)常用對數(shù)坐標(biāo)的理由。
2 左手法則
※定義
下圖,磁場(B)中的導(dǎo)體通入電流(I),則產(chǎn)生力(F)。
F:力 [N] I:電流 [A] l:磁場中導(dǎo)體的長度 [m]
B:磁感應(yīng)強度[T] 磁場方向和導(dǎo)體的傾斜角度θ[°]。
習(xí)題
上圖所示,導(dǎo)線中電流通過時,導(dǎo)線的A部分會朝哪個方向移動?(b)
此法則在理解電動型振動試驗機原理(動圈線圈中通入交流電后做什么樣的運動)有至關(guān)重要的作用。
3 右手螺旋法則
※定義
右手螺旋定則便是通電導(dǎo)體電流(I)和磁場(B)的方向的定則。電流如果是按照右手螺旋前進(jìn)的方向(大拇指指向)直進(jìn)的話,那么磁場的方向就是右手螺旋回轉(zhuǎn)的方向。
此法則在了解振動試驗機勵磁線圈(通直流電)產(chǎn)生的磁場方向上有很大的幫助。
4 牛頓第二定律
※定義
物體加速度的大?。▎挝唬簃/s2)跟作用力(單位:N)成正比,跟物體的質(zhì)量(單位:kg)成反比,且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。
加振推力就是通過此定律來計算的??鋸堃稽c的說,振動試驗也基本上都是圍繞著這個公式進(jìn)行的。