Page 115 - 2023年第54卷第5期

４．１ 试验方法及仪器 试验装置如图 ８所示，对一个中间
固定、两侧悬臂的悬臂梁施加一周期可调节的强迫振动。
这是 用 一 根 弹 簧 钢 板 制 作 完 成 的 悬 臂 梁， 其 宽 度 ｂ ＝
４４ｍｍ ，厚度 ｈ ＝ １．５ｍｍ ，右侧长度 Ｌ ＝ １８８ｍｍ ，左侧长
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度 Ｌ＝ ２５３ｍｍ 。强迫振动在右侧悬臂梁施加，振动传感器
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布置在左侧，从右至左依次为振动位移传感器、电涡流位移
传感器和加速度传感器，３种传感器均为防水型。共振试验分
别在空气和水中进行，测试分析其振动幅值及各阶频率。
图 ８ 共振试验装置照片
强迫振动通 过图 ８右侧 细 杆 的 上 下 运 动 施 加 给 悬 臂
梁，卧轴电动机通过拐臂传动机构将拐臂的旋转转换为细杆的上下运动。该电动机为变频电机，其转
速可在 ０～１４００ｒ?ｍｉｎ之间调节。
传感器采集频率为 １０００Ｈｚ，采集时间为 ２０ｓ，计算分析出各传感器测量的振动峰峰值。电涡流位移
传感器输出位移，单位 μ ｍ；振动位移传感器测量结果是振动速度，积分后输出的也是位移，单位 μ ｍ。
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悬臂梁材料为弹簧钢，其弹性模量 Ｅ ＝ １．９６５ × １０ ～１．９８６ × １０ Ｐａ。按此估算，左侧悬臂梁的固有
频率 ｆ ＝ ９．３４Ｈｚ，右侧悬臂梁的固有频率 ｆ ＝ １６．９１Ｈｚ。
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４．２ 试验结果及分析 试验分别在空气及水中进行，逐渐改变变频电机转速，以改变悬臂梁激振频率
（即强迫振动频率）。振动位移传感器和电涡流位移传感器在空气及水中的振动测试结果分别如图 ９和
图 １０所示。
４．２．１ 共振工况频率特性
（１）空气中共振频率特性。在图 ９和图 １０中，都有多个振动幅值陡升陡降的尖峰点，这就是通常
所说的共振工况，尖峰越尖锐、越突出，说明共振越严重。

图 １０ 电涡流位移传感器测试结果
图 ９ 振动位移传感器位移测试结果
重点关注共振或尖峰频率。振动位移传感器尖峰频率成分比较简单，有 ４个峰值点，见表 ５。电
涡流位移传感器峰值点比较多，共 ５个，见表 ６。两个传感器最高峰值点频率并不完全一致，均比较
突出的主要是两个频率范围：１６．７７～１６．８６Ｈｚ和 ９．１４～９．７９Ｈｚ。

表 ５ 空气中共振试验振动位移传感器峰值工况频率及幅值

峰值工况频率 ｆ?Ｈｚ １６．７７ １４．３６ １１．５７ ９．７９
ａ
峰值工况幅值? μ ｍ １４７２ ３５６ ４５５ ２７５
表 ６ 空气中共振试验电涡流位移传感器峰值工况频率及幅值
峰值工况频率 ｆ?Ｈｚ １６．８６ １４．３６ １１．５７ ９．１４ ７．２４
ａ
峰值工况幅值? μ ｍ ８４７ ６０５ ５２５ １２０１ ４１５

首先是 １６．７７～１６．８６Ｈｚ频率范围，振动位移传感器最高峰值点频率为 １６．７７Ｈｚ，与右侧悬臂梁计
算固有频率 １６．９１Ｈｚ非常接近。

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