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什麽是隨機振動?他和正弦振動的區別

瀏覽次數:2463發布日期:2010-01-21
  未來任一給定時刻的瞬時值不能預先確定的機械振動。它的運動規律不能用確定函數,隻能用概率和統計方法來描述。隨機振動從振動的單次現象觀察存在著不確定性,但根據相同條件下多次測試的結果進行總體分析,其統計特征是確定的。隨機振動從激勵的頻率範圍觀察,總是有寬帶的形式。如車輛因路麵高低不平、飛行器因大氣湍流和船舶因海浪波動等產生的振動,都是隨機振動。隨機振動研究的問題通常有:確定響應統計特性的“預測”問題、估計係統性能的“識別”問題和尋找激勵信息的“測量”問題。
  若係統的激勵是隨機過程,其響應也是隨機過程。隨機過程有各種類型,分為平穩隨機過程和非平穩隨機過程。前者又分為各態曆經和非各態曆經的隨機過程。為了真實和全麵地描述隨機振動的激勵和響應,需要利用幅域、時差域和頻域的信息。
  ① 幅域:用幅值為橫坐標描述振動的規律,包括概率密度和概率分布函數等。如拖拉機在高低不平的田地上耕作,前橋上某一點的應力是隨機變量。對某一時間t範圍內的應力幅值加以統計,可以得到以應力幅值為橫坐標、以應力幅值出現的概率密度p()為縱坐標的曲線 。由此可以求出不同的應力幅值的概率 Prob、應力的平均值和標準離差等,用以進行強度的可靠性設計。 
  ② 時差域:用時間差為橫坐標描述振動的特性,包括自相關函數、互相關函數等。圖2為汽車轉向操縱機構和互相關函數曲線。如給汽車方向盤轉角輸入信號x(t),可通過操縱係統在轉向機構上測得轉角的輸出信號y(t),再在信號處理機上得到互相關函數Фxy(τ)。方向盤轉動後,前輪的轉向動作滯後一段時間τ0,這一時間的長短是評價係統靈敏度的重要指標。
  ③ 頻域:用頻率f為橫坐標描述振動的特性,包括自功率譜密度s(f)、互譜密度和相幹函數等。如對機器外部的振動和噪聲信號在頻率域內進行信號處理,可以得到自功率譜密度函數圖。用這種圖可以監控機械運行,以供分析機械故障的部位、性質和程度之用。再如對球軸承的振動進行測試,結合軸承簡化為多自由度振動係統的計算和分析,從自功率譜密度的頻率結構上分析尖峰的頻率和能量,可以診斷出球軸承發生故障的部位 。

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