Zkoušení mechanických soustav analýza signálu Použitím metod měření a analýzy signálu je možno provést kmitočtovou analýzu chvění zkoumaného systému. Kmitočtová spektra jsou ale ve skutečnosti výsledkem násobení spekter budících sil (které neznáme) se spektry přenosových funkcí systému a proto jsou získané informace o systému značně omezené co do kvantity i kvality. analýza systému Pomocí dvoukanálového analyzátoru lze současně analyzovat budící síly i signál odezvy a následně zjišťovat poměr odezvy k buzení a jeho závislost na kmitočtu. Takto vypočtené kmitočtové charakteristiky eliminují závislost na spektrech budících sil a přinášejí výsledky, které zcela popisují dynamické vlastnosti zkoumaného objektu. Tyto metody se nazývají metodami analýzy vidů kmitání (modal analysis). Základ modální analýzy je předpoklad, že složitá mechanická soustava se chová jako kombinace určitého počtu soustav s jedním stupněm volnosti (superpozice). Na obrázku je naznačeno chování rozeznělého zvonu v oblastech fyzikální, časové, kmitočtové a vidové. Je zřejmé, že každému vidu přísluší určité parametry: kmitočet, tlumení a tvar.

Přehled oblastí modální analýzy

Analytický a matematický model analytický model soustavy s jedním stupněm volnosti ve fyzikální oblasti je složen ze soustředěné hmoty m, nehmotné pružiny k a lineárního viskózního tlumiče b matematický model v časové oblasti vyplývá z rovnosti vnitřních sil ve tvaru: transformací do kmitočtové oblasti lze získat jednodušší model H(ω):

Vlivy působící na kmitočtovou charakteristiku spektrum signálu na výstupu X(ω) lineárního systému je určeno spektrem signálu na vstupu F(ω) a modifikovaným hledanou charakteristickou funkcí systému H(ω) kmitočtová charakteristika systému H(ω) je definována jako: H(ω) = X(ω)/F(ω)

Zjišťování kmitočtové charakteristiky definice kmitočtové charakteristiky připouští její zjišťování buď měřením postupně na jednotlivých kmitočtech, nebo současně na různých kmitočtech. K buzení mechanických soustav je možno užít různé zdroje dynamických sil. Modální analýza vyžaduje přesně definovanou budící sílu. Zejména se používají: rázové kladívko (budič oddělen od objektu) je nejrozšířenějším druhem budiče. Trvání rázu a tedy i tvar spektra závisí na mechanické impedanci (hmotnosti a tuhosti) jak jeho zdroje (kladívka), tak zkoumaného objektu. Pomocí záměnných špiček kladívka přídavných hmot je možno měnit a vybírat optimální horní mezní kmitočet spektra vyvolaného rázu. Hmotnosti kladívek se pohybují od gramů do tun. Skutečná síla se snímá instalovaným snímačem síly vibrátor (budič spojen s objektem) je dražší a komplikovanější zařízení, které musí být trvale spojeno se zkoumaným objektem a může tím systém ovlivnit. Elektromagnetický budič je podobný reproduktoru a lze jím generovat libovolný signál, v praxi zejména: harmonický rozmítaný pseudonáhodný (šum)

Rázové kladívko