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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-07-15 18:28
振動試驗中經(jīng)常會出現(xiàn)dB(分貝)的概念,概念定義請參考上面鏈接文章復(fù)習(xí)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(qū)別是定義式前面的系數(shù)不同。一個是20,一個是10。

dB是倍數(shù)的另一種表現(xiàn)形式,因為定義式log括號里面的就是倍數(shù)。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(shù)坐標(biāo),使用dB更適合表達(dá),主要好處一是便于計算,將乘除化為加減,二是可以將數(shù)量級差異巨大的兩個量的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)都能比較清晰地呈現(xiàn),即差異懸殊的兩個量之間比值的相對大小,用比較小的數(shù)字來表征。所以需要我們突破常規(guī)概念,轉(zhuǎn)換思維。在振動試驗中,dB經(jīng)常在以下幾種情況下出現(xiàn)。
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(yīng)加速度值(控制加速度傳感器響應(yīng)值)曲線(綠色曲線)和目標(biāo)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(shè)置控制精度要求即誤差要求。一般正負(fù)3dB以內(nèi)可認(rèn)為正常區(qū)域,警告范圍為正負(fù)3dB(黃線)與正負(fù)6dB(紅線)之間,也就是說響應(yīng)加速度的值低于目標(biāo)加速度的值0.71倍(3.55m/s2)或者高于目標(biāo)加速度值1.41倍(7.05m/s2),認(rèn)為試驗的控制精度出現(xiàn)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(fù)6dB(紅線)以外,即響應(yīng)加速度的值低于目標(biāo)加速度的值0.5倍(5m/s2)或者高于目標(biāo)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(xù)試驗下去失去試驗意義。

有些試驗標(biāo)準(zhǔn)給出警告和中斷dB值,很多試驗標(biāo)準(zhǔn)都是默認(rèn)正負(fù)3dB和正負(fù)6dB,為什么默認(rèn)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(shù)有關(guān),學(xué)過《機械設(shè)計》的讀者可能記得一般取安全系數(shù)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(shù)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(jìn)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(qū)別的,雖然是同樣的正負(fù)3dB和6dB,但對應(yīng)的倍數(shù)關(guān)系是不一樣,原因請從定義公式中查找,有興趣的同學(xué)可以自行計算下圖中每根曲線各點處的縱坐標(biāo)對應(yīng)PSD值。

2、 手動預(yù)試驗中量級設(shè)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(jìn)行預(yù)試驗,可以先小量級進(jìn)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(rèn)采集數(shù)據(jù)是否正常等,最后確認(rèn)試驗運行無問題,直接上到0dB開始正式試驗??赡苡械恼駝涌刂苾x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(jīng)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(jié)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(shè)定
dB/oct的形式出現(xiàn),具體參考下面的鏈接文章。
振動試驗入門 其他相關(guān)事項12 隨機試驗條件中“dB/oct”如何理解?
4、 動態(tài)范圍指標(biāo)
動態(tài)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(shù)轉(zhuǎn)換器)的位數(shù)密切相關(guān),dB值越大越好,精度越高,可以用來衡量振動試驗機系統(tǒng)的優(yōu)劣。
5、 噪聲測試領(lǐng)域
一種特殊用法,衡量噪聲的量級大小,比如我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定住宅區(qū)噪聲,白天不餓能超過55dB,夜間應(yīng)低于45dB。而這個dB是與安靜環(huán)境下一根針掉下來的聲音進(jìn)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(xiàn)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(shù)的另外一種表達(dá)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(shù)的關(guān)系(振動試驗常用值、兩種情況)來結(jié)束全文。



來源:振動試驗學(xué)習(xí)筆記