AISM Curs 10

8/17/2019 AISM Curs 10

1/17

Sisteme de excitaţ ie• Excitaţ ie naturală: for ţ a cu care se încarcă 

structura elastică este chiar aceea care apare înrealitate; – mai corectă d.p.v. principial;

 – mai costisitoare; – utilizată în situaţ ii în care excitaţ ia artificială nu dă 

rezultate satisf ăcătoare.

• Excitaţ ie artificială: for ţ a este dată de un sistemde excitaţ ie (generator de for ţă, excitator)

8/17/2019 AISM Curs 10

2/17

Sisteme de excitaţ ie• Forma semnalului generat:

8/17/2019 AISM Curs 10

3/17

8/17/2019 AISM Curs 10

4/17

Sisteme de excitaţ ie• Făr ă contact: lovitura de ciocan

Structură

For ţa aplicată

Senzor de for ţă

Fig. 3.4 Excitaţie f ăr ă contact

for ţ a aplicată structurii prinintermediul ciocanului estemăsurată cu ajutorul senzorului defor ţă conectat la extremitateaciocănelului.

• nici o parte a sistemului deexcitaţ ie nu este fixată destructur ă, deci nu există încărcărisuplimentare ale acesteia

• prin acest tip de excitaţ ie nu seataşează structurii nici un captorde for ţă, deci nu există încărcaresuplimentar ă a structurii datorită fixării echipamentului de excitare.

8/17/2019 AISM Curs 10

5/17

Sisteme de excitaţ ie

conexiunea dintre excitator şi structura testată induce încărcărisuplimentare

• Acest fenomen poate deveni critic atunci când masa sistemului deexcitaţ ie nu este neglijabilă în raport cu masa structurii supuse

• În majoritatea aplicaţ iilor, sistemul de excitaţ ie presupunefurnizarea unei for ţ e externe unidirecţ ionale Fz (Fig. 3.5), de-alungul axei de măsurare a traductorului de for ţă. Această ipoteză nu este exactă, for ţ ele şi momentele în toate direcţ iile (Fx, Fy, Mx,My, Mz) trebuind să fie evaluate. Încărcările nu depind numai decaracteristicile excitatorului ci şi de tipul şi mărimea deformaţ iilor

pe care ne aşteptăm să le manifeste structura.

• Cu contact: – Excitatorul electrodinamic

 – Excitatorul iner ţ ial

8/17/2019 AISM Curs 10

6/17

Sisteme de excitaţ ie

• Excitatorul electrodinamic

Fig. 3.5 Excitator electrodinamic

+ combinat cu o vergea.

 Acest tip de legătur ă este rigidă pedirecţ ia for ţ ei de excitaţ ie şi elastică pe celelalte direcţ ii, minimizândefectele for ţ elor şi momentelorintroduse după alte direcţ ii decât celeale excitaţ iei (axa oZ).! alegerea vergelelor adecvatenecesită experienţă deosebită,vergelele neadecvate influenţ ează negativ rezultatele.! este necesar ă acordarea uneiatenţ ii deosebite modului deconectare a vergelei cu excitatorul,respectiv structura, care pot induce

fenomene de neliniaritate şidezaxare.

8/17/2019 AISM Curs 10

7/17

Sisteme de excitaţ ie

• Excitatorul iner ţ ial

Fig. 3.6 Excitator iner ţ ial

Sistemul electrodinamic pe care îlconţ ine creează o acceleraţ ie relativă 

 între masa seismică şi capulexcitatorului.Când acesta este conectat cu un

obiect, se creează for ţ e interne întrestructur ă şi excitator, for ţ e caredetermină vibraţ ia structurii.! În mod curent, sistemele deexcitaţ ie iner ţ iale se fixează rigid de

structura de interes, f ăr ă alteconexiuni intermediare flexibile.

 Acest lucru determină o încărcare suplimentar ă a structurii, având în vedere şimasa relativ mare a excitatorului, ceea ce înseamnă că for ţ e şi momente nedorite(cu componente atât statice cât şi dinamice - Fx, Fy, Mx, My, Mz) acţ ionează asupra structurii. De aceea, măsur ătorile care implică excitatori iner ţ iali necesită ointerpretare deosebit de atentă a rezultatelor.

8/17/2019 AISM Curs 10

8/17

Traductoare de for ţă şi mişcare

• Captorii de for ţă• Captorii de vibraţ ii

 – traductoare de deplasare

 – traductoare de viteză

 – traductoare de acceleraţ ie

8/17/2019 AISM Curs 10

9/17

Traductoare de for ţă şi mişcare• Captorii de for ţă

 – funcţ ionează, de regulă, pe principiul piezoelectric; – măsoar ă for ţ ele de excitaţ ie aplicate structurii în

timpul măsur ătorilor, fiind legaţ i de r ăspunsurile îndiferite puncte ale structurii;

 – sunt plasaţ i pe direcţ ia de transmitere a for ţ eivibratoare – majoritatea captorilor nu au posibilitatea de a

măsura un set complet de 3 for ţ e şi 3 momente, ci

numai for ţ ele într-o singur ă direcţ ie. – în general, for ţ ele şi momentele nemăsurate se

consider ă neglijabile, fapt nu totdeauna adevăratcare poate conduce la erori.

8/17/2019 AISM Curs 10

10/17

Traductoare de for ţă şi mişcare• Captorii de vibraţ ii

 – au rolul de a evalua r ăspunsul structuriisupuse încercării dinamice, exprimat prindeplasări, viteze sau acceleraţ ii;

 – din punct de vedere teoretic nu esteimportant care dintre cei trei parametri demişcare sunt măsuraţ i. Sub aspect practic,

 însă, această problemă comportă câtevadiscuţ ii:

8/17/2019 AISM Curs 10

11/17

Traductoare de for ţă şi mişcare

• Traductoare de deplasare

 – este avantajoasă în cazul în care neinteresează frecvenţ ele joase;

 – un traductor de deplasare generează un

semnal propor ţ ional cu deplasarea într-ofrecvenţă deasupra propriei frecvenţ e derezonanţă, deci sunt necesare traductoare cu

frecvenţă de rezonanţă joasă şi, în consecinţă,cu o masă relativ ridicată (2 = k / m)

8/17/2019 AISM Curs 10

12/17

Traductoare de for ţă şi mişcare

• Traductoare de viteză

 – Valoarea vitezei calculate ca r ădăcină pătratică medie se consider ă a fi un indicatoral intensităţ ii vibraţ iilor, având în vedere faptulcă viteza de vibraţ ie este legată printr-o relaţ ie

simplă de energia de vibraţ ie. – Acesta pare a fi un argument suficient de

puternic pentru măsurarea vitezelor.

 – Totuşi, literatura de specialitate indică faptulcă traductoarele de viteză şi deplasare sunt totmai puţ in utilizate.

8/17/2019 AISM Curs 10

13/17

Traductoare de for ţă şi mişcare

• Traductoare de acceleraţ ie

 – măsurarea acceleraţ iilor este adecvată pentruanaliza comportării structurii la frecvenţ e ridicate.

 – valoarea mică a masei accelerometrului va avea oinfluenţă mult mai mică în cazul în care acesta este

ataşat de structur ă, deci şi rezultatele vor avea oprecizie mai ridicată.

 – semnalul poate fi integrat uşor, din punct de vedere

electronic, în scopul obţ inerii vitezelor, respectivdeplasărilor, în timp ce derivarea utilizată pentrutraductoarele de viteză şi deplasare este mult maicomplexă şi dificilă.

8/17/2019 AISM Curs 10

14/17

Traductoare de for ţă şi mişcare

• Tipuri de captori: – Inductivi

• Principiul de funcţ ionare se bazează pe variaţ ia inductanţ eiunei bobine (alimentată în curent alternativ), variaţ ieprodusă prin deplasarea unei armături care primeştemişcarea vibratorie de la structura testată.

• Din punct de vedere constructiv, sunt realizaţ i astfel încât

semnalul de ieşire să fie propor ţ ional cu acceleraţ ia, vitezasau deplasarea elementului mobil (armătura sau miezulbobinei).

• Pot fi utilizaţ i până la frecvenţ e de 1000 Hz, la construcţ ii îngrijite masa lor ajungând să fie comparabilă cu a

accelerometrelor piezoelectrice. – Capacitivi. – Piezoelectrici.

8/17/2019 AISM Curs 10

15/17

Traductoare de for ţă şi mişcare

• Tipuri de captori:

 – Inductivi – Capacitivi• î şi bazează funcţ ionarea pe variaţ ia capacităţ ii unui

condensator la modificarea distanţ ei dintre armături.

• Avantaje: posibilitatea măsur ării f ăr ă contact a deplasăriistructurii elastice, valoarea mare a sensibilităţ ii, gabarite şimase mici, posibilitatea măsur ării vibraţ iilor mecanice devalori mari, etc. - se recomandă mai ales la măsur ările f ăr ă 

contact ale structurilor elastice de masă mică. – Piezoelectrici.

8/17/2019 AISM Curs 10

16/17

Sisteme de măsurare şi analiză• sisteme bazate pe PC-uri;

• analizoare FFT cuplate cu PC-uri saustaţ ii grafice:

• sisteme de achiziţ ie a datelor pe mai multecanale, cuplate cu PC-uri sau staţ ii grafice.

8/17/2019 AISM Curs 10

17/17

Sisteme de măsurare şi analiză• Caracteristici pe baza cărora se aleg

echipamentele:

 – numărul canalelor de măsurare; – intervalul maxim de frecvenţ e;

 – precizie; – performanţă şi viteză de lucru; – existenţ a filtrelor intrinseci, a amplificatoarelor

controlabile automat, etc.;

 – gradul de portabilitate; – gradul de compatibilitate cu hardware-ul şisoftware-ul existent;

 – preţ ul de cost, etc.