一種非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試裝置及方法，裝置包括風(fēng)扇臺(tái)架、風(fēng)扇固定裝置、信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、激光測(cè)振儀、計(jì)算機(jī)等。測(cè)試方式是：將被測(cè)風(fēng)扇自由懸掛于風(fēng)扇臺(tái)架上，用信號(hào)發(fā)生器作驅(qū)動(dòng)源，用功放將驅(qū)動(dòng)信號(hào)能量放大，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；布置激光測(cè)振儀，以風(fēng)扇馬達(dá)安裝點(diǎn)為振動(dòng)信號(hào)參考點(diǎn)，并完成測(cè)振儀的相關(guān)設(shè)置；調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出隨機(jī)白噪聲信號(hào)，不斷增大功放增益，直至手觸摸到風(fēng)扇本體能感受到振動(dòng)為止；啟動(dòng)激光測(cè)振儀，以隨機(jī)掃描的方式測(cè)試風(fēng)扇葉片、護(hù)風(fēng)板的振動(dòng)；對(duì)測(cè)得的各點(diǎn)振動(dòng)結(jié)合參考點(diǎn)計(jì)算傳遞函數(shù)，將多條傳遞函數(shù)擬合成總的傳遞函數(shù)，并在總的傳遞函數(shù)上，識(shí)別各頻率峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型。本發(fā)明能保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以提高風(fēng)扇性能。
【專利說(shuō)明】一種非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)置振動(dòng)噪聲測(cè)試技術(shù)，特別涉及到以非接觸式的模態(tài)測(cè)試振動(dòng)噪聲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)用風(fēng)扇是車(chē)輛的重要聲、振源之一，由于其產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲在激勵(lì)與其固有模態(tài)耦合時(shí)，會(huì)放大產(chǎn)生較大能量的激勵(lì)，進(jìn)而影響車(chē)內(nèi)駕乘人員的感受。
[0003]傳統(tǒng)的模態(tài)測(cè)試方法需要給予系統(tǒng)一定的能量輸入，但由于風(fēng)扇是薄壁件，容易導(dǎo)致塑性形變，而無(wú)法測(cè)得正確的測(cè)試結(jié)果。
[0004]同時(shí)，傳統(tǒng)的模態(tài)測(cè)試方法中，使用的振動(dòng)傳感器有一定的重量而風(fēng)扇葉片和護(hù)風(fēng)板的本體重量較小，振動(dòng)傳感器通過(guò)粘接的方式布置在風(fēng)扇葉片或護(hù)風(fēng)板上時(shí)，其附加的重量對(duì)風(fēng)扇模態(tài)的影響較大，使得測(cè)出的模態(tài)與實(shí)際模態(tài)偏差較大。
[0005]因此，在風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試時(shí)，需要使用系統(tǒng)內(nèi)部激勵(lì)作能量輸入源，用非接觸式的測(cè)試方法可以消除傳感器附加重量的影響。
[0006]由于供應(yīng)商也很需要精確地得出風(fēng)扇的模態(tài)頻率，尤其是在風(fēng)扇設(shè)計(jì)初期，供應(yīng)商通過(guò)設(shè)計(jì)風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，使得風(fēng)扇的固有模態(tài)頻率可以有效地避開(kāi)風(fēng)扇正常工作轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)，從而避免風(fēng)扇的激勵(lì)頻率與風(fēng)扇的模態(tài)頻率耦合，產(chǎn)生共振。
[0007]因此，解決風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試精度的問(wèn)題可以提高風(fēng)扇性能，增加汽車(chē)駕乘舒適性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提出一種非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)及方法，以消除傳統(tǒng)的采用振動(dòng)傳感器通過(guò)粘接的方式布置在風(fēng)扇葉片或護(hù)風(fēng)板上時(shí)，其附加的重量對(duì)風(fēng)扇模態(tài)的影響較大，測(cè)出的模態(tài)與實(shí)際模態(tài)偏差較大這樣一個(gè)缺陷，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而提聞風(fēng)扇的性能，保證廣品的質(zhì)量。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其包括風(fēng)扇臺(tái)架、彈性固定繩、信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、激光測(cè)振儀和計(jì)算機(jī)；所述彈性固定繩用于將風(fēng)扇自由懸掛于風(fēng)扇臺(tái)架上，所述信號(hào)發(fā)生器作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)信號(hào)線連接功率放大器，功率放大器將驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行能量放大，并通過(guò)導(dǎo)線連接風(fēng)扇馬達(dá)的正負(fù)極兩端，直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇馬達(dá)，功率放大器還通過(guò)信號(hào)連接線連接計(jì)算機(jī)，將信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，所述激光測(cè)振儀通過(guò)信號(hào)連接線連接計(jì)算機(jī)，將檢測(cè)信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)置風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試軟件，對(duì)功率放大器和激光測(cè)振儀傳遞來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算并獲得測(cè)試結(jié)果。
[0010]所述激光測(cè)振儀是激光多普勒測(cè)振儀，可排除采用振動(dòng)傳感器增加附加質(zhì)量而帶來(lái)的測(cè)試誤差，其它優(yōu)點(diǎn)在于可獲取振動(dòng)頻域，時(shí)域上的完整信號(hào)，精度高，動(dòng)態(tài)范圍大，適用對(duì)象廣，抗干擾能力強(qiáng)。
[0011]采用以上系統(tǒng)對(duì)風(fēng)扇模態(tài)進(jìn)行測(cè)試的方法如下:I值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型，即得到測(cè)試結(jié)果。6點(diǎn):首先，風(fēng)扇的安裝及其測(cè)試均很規(guī)范，丨口任何傳感器之類的附件，保證了測(cè)試結(jié)果辰動(dòng)頻域、時(shí)域上的完整信號(hào)，具有精度高、，
反其對(duì)應(yīng)振型。
隹進(jìn)一步詳細(xì)描述。
白風(fēng)扇臺(tái)架2、彈性固定繩3、信號(hào)發(fā)生器6、。彈性固定繩3采用橡皮筋3。風(fēng)扇臺(tái)架2固定繩3在風(fēng)扇1上有四個(gè)連接點(diǎn)，分別位卜風(fēng)扇自由懸掛于風(fēng)扇臺(tái)架的上橫梁4和下量放大，并將功率放大器7接出的放大后能量，以導(dǎo)線8連接至風(fēng)扇馬達(dá)正負(fù)極兩端接口 9處，直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
[0019]進(jìn)一步，布置激光測(cè)振儀13，將激光測(cè)振儀固定在三腳架12上，同時(shí)將激光頭正對(duì)風(fēng)扇，保證激光方向和振動(dòng)方向一致。
[0020]進(jìn)一步，將激光測(cè)振儀通過(guò)信號(hào)連接線11與計(jì)算機(jī)10相連，在計(jì)算機(jī)10上利用風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試軟件先確定一個(gè)平面，在此平面上畫(huà)出風(fēng)扇的模型，然后通過(guò)調(diào)整激光頭13的角度和位置，使得其中一個(gè)激光點(diǎn)垂直打在風(fēng)扇的馬達(dá)安裝點(diǎn)位置，另一個(gè)激光點(diǎn)打在扇葉上，并保證激光方向和風(fēng)扇的振動(dòng)方向一致；接著通過(guò)調(diào)整激光頭13與風(fēng)扇I之間的距離，使視頻窗口顯示的激光點(diǎn)(通過(guò)數(shù)碼照相機(jī)拍攝將信息傳給軟件得到)半徑均為為
0.5mm,此時(shí)在視頻窗口顯示的垂直打在風(fēng)扇馬達(dá)安裝點(diǎn)位置的激光點(diǎn)即為參考點(diǎn)，另一個(gè)打在扇葉上的激光點(diǎn)即為掃描激光點(diǎn)。
[0021]進(jìn)一步，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器6發(fā)出隨機(jī)白噪聲信號(hào)，不斷增大功率放大器7增益，直至手觸摸到風(fēng)扇I本體能感受到振動(dòng)為止。
[0022]進(jìn)一步，啟動(dòng)激光測(cè)振儀13，激光頭打出兩個(gè)激光點(diǎn)，其中一個(gè)打在風(fēng)扇的馬達(dá)安裝點(diǎn)位置作為參考點(diǎn)，另一個(gè)點(diǎn)以隨機(jī)掃描的方式測(cè)試風(fēng)扇(主要指風(fēng)扇葉片和護(hù)風(fēng)板)的振動(dòng)，如果某些風(fēng)扇葉片的振動(dòng)點(diǎn)沒(méi)有掃到，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別未掃到的點(diǎn)信號(hào)，重新再掃，直到全部掃到為止。
[0023]進(jìn)一步，利用風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試軟件對(duì)測(cè)得的各點(diǎn)振動(dòng)結(jié)合參考點(diǎn)計(jì)算傳遞函數(shù)，并將多條傳遞函數(shù)擬合成總的傳遞函數(shù)。
[0024]進(jìn)一步，在總傳遞函數(shù)上，識(shí)別各頻率峰值點(diǎn)(如圖2所示，峰值14，15，16，17處分別對(duì)應(yīng)某個(gè)模態(tài)頻率)對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型(如圖2顯示出扇葉18相對(duì)風(fēng)扇馬達(dá)安裝點(diǎn)位置19振動(dòng)量的大小)。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括風(fēng)扇臺(tái)架(2)、彈性固定繩(3)、信號(hào)發(fā)生器(6)、功率放大器(7)、激光測(cè)振儀(13)和計(jì)算機(jī)(10);所述彈性固定繩(3)用于將風(fēng)扇自由懸掛于風(fēng)扇臺(tái)架(2)上，所述信號(hào)發(fā)生器(6)作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)信號(hào)線連接功率放大器(7)，功率放大器(7)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行能量放大，并通過(guò)導(dǎo)線(8)連接風(fēng)扇馬達(dá)的正負(fù)極兩端，直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇馬達(dá)，功率放大器(7)還通過(guò)信號(hào)連接線(11)連接計(jì)算機(jī)(10)，將信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，所述激光測(cè)振儀(13)通過(guò)信號(hào)連接線(11)連接計(jì)算機(jī)，將檢測(cè)信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)對(duì)功率放大器(7)和激光測(cè)振儀(13)傳遞來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算并獲得測(cè)試結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述激光測(cè)振儀(13)是激光多普勒測(cè)振儀。
3.利用權(quán)利要求1所述的非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的方法，所述方法包括以下步驟: 第一步，將風(fēng)扇用彈性固定繩(3)自由懸掛于風(fēng)扇臺(tái)架上； 第二步，用信號(hào)發(fā)生器作驅(qū)動(dòng)源，用功率放大器(7)將信號(hào)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大，并將功率放大器(7)接出的放大后能量，以導(dǎo)線傳遞至風(fēng)扇馬達(dá)正負(fù)極兩端，直接驅(qū)動(dòng)馬達(dá)； 第三步，布置激光測(cè)振儀，以風(fēng)扇馬達(dá)安裝點(diǎn)為振動(dòng)信號(hào)參考點(diǎn)，調(diào)整激光測(cè)振儀的激光角度和位置，共兩個(gè)激光點(diǎn)，其中一個(gè)激光點(diǎn)打在風(fēng)扇的馬達(dá)安裝點(diǎn)位置，另一個(gè)打在扇葉上，同時(shí)保證激光方向和風(fēng)扇的振動(dòng)方向一致； 第四步，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出隨機(jī)白噪聲信號(hào)，并不斷增大功率放大器的增益，直至手觸摸到風(fēng)扇本體能感受到振動(dòng)為止； 第五步，啟動(dòng)激光測(cè)振儀，以隨機(jī)掃描的方式測(cè)試風(fēng)扇葉片、護(hù)風(fēng)板的振動(dòng)； 第六步，通過(guò)計(jì)算機(jī)利用風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試軟件對(duì)測(cè)得的各點(diǎn)振動(dòng)，結(jié)合參考點(diǎn)計(jì)算傳遞函數(shù)，并將多條傳遞函數(shù)擬合成總的傳遞函數(shù)， 第七步，在總傳遞函數(shù)上，識(shí)別各頻率峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型，即得到測(cè)試結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試方法，其特征是:先在計(jì)算機(jī)(10)上利用風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試軟件先確定一個(gè)平面，在此平面上畫(huà)出風(fēng)扇的模型，然后通過(guò)調(diào)整激光頭(13)的角度和位置，使得其中一個(gè)激光點(diǎn)垂直打在風(fēng)扇的馬達(dá)安裝點(diǎn)位置，另一個(gè)激光點(diǎn)打在扇葉上，并保證激光方向和風(fēng)扇的振動(dòng)方向一致；接著通過(guò)調(diào)整激光頭(13)與風(fēng)扇(I)之間的距離，使視頻窗口顯示的激光點(diǎn)半徑均為0.5mm，此時(shí)在視頻窗口顯示的垂直打在風(fēng)扇馬達(dá)安裝點(diǎn)位置的激光點(diǎn)即為參考點(diǎn)，另一個(gè)打在扇葉上的激光點(diǎn)即為掃描激光點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試方法，其特征是:所述彈性固定繩(3)在風(fēng)扇上有四個(gè)連接點(diǎn)，模擬實(shí)車(chē)的實(shí)際安裝狀態(tài)，分別位于風(fēng)扇的上端和下端的靠近兩側(cè)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的非接觸式的風(fēng)扇模態(tài)測(cè)試方法，其特征是:所述激光測(cè)振儀(13)是激光多普勒測(cè)振儀。
【文檔編號(hào)】F04D27/00GK103835979SQ201210489861
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月27日
【發(fā)明者】徐海峰, 李偉, 鐘銀輝, 趙勤, 陳光瓊 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司