[發明專利]木工帶鋸條動剛度的聲學測量方法及測量裝置

無效

• 申請號: 201310058182.3
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103091402A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 王智恒;楊小軍;饒鑫;莊志健;楊靜;王正;畢德華;林徐達
• 申請（專利權）人: 王智恒
• 主分類號: G01N29/12
• 分類號: G01N29/12
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及木工帶鋸條動剛度的測量方法及測量裝置，具體地說，是木工帶鋸條動剛度的聲學測量方法及測量裝置。

背景技術

木工帶鋸機作為木材加工過程的第一道工序，是木材加工行業中應用最廣的設備。因此，研究帶鋸機剛性等力學性能的好壞，對于能否提高加工效率以及充分利用材料較為關鍵。木工帶鋸條的受力極其復雜,鋸解作業時會發生共振和晃動（抖振）,這將影響鋸解質量,故對帶鋸條的振動特性研究尤為重要。

動剛度是描述機械結構減振性能的關鍵指標，反映其在特定的動態激擾下抵抗變形的能力。由動剛度的定義可知，動剛度的單位應為N/m，其計算公式在經過三角復指數形式簡化計算后為：E=A/(2πf)²。式中，E表示動剛度（N/m）；A表示動剛度幅值（N/m/s²）；f表示頻率（Hz）。

為了測量動剛度，一般需要在被測試件上固定一個傳感器，通過該傳感器測得的響應信號（如加速度）來反應被測試件的響應信號，再對該信號進行處理計算出被測試件的動剛度。但是，由于傳感器附著在被測試件上，被測試件的響應信號因為傳感器附加質量的影響,使其測量值不太精確。

發明內容

本發明的目的是提供一種方法簡單、測試數據精確和可靠的木工帶鋸條動剛度的聲學測量方法。

本發明的木工帶鋸條動剛度的聲學測量方法，是以裝有力傳感器的力錘敲擊木工帶鋸條,使得木工帶鋸條橫向振動；以聲級計接收木工帶鋸條振動產生的聲波并轉變為電信號G,再對電信號G和力傳感器檢測的反應力錘敲擊力T大小的信號進行處理后進行數據采集和頻譜分析,得到動剛度幅值A=T/G的頻域圖；從該頻域圖中得出某階頻率f及與該階頻率f相對應的動剛度幅值A；以計算出該階頻率f下的動剛度有效值。

本聲學測量方法的有益效果：力錘由一系列不同頻率的正弦干擾力來激勵測量對象-木工帶鋸條。當激勵力的頻率等于系統固有頻率時就發生共振，出現響應高峰；當激勵力的頻率不等于系統固有頻率時，其幅值就一定小于共振峰值。響應的頻譜除以力脈沖得到頻響函數。頻響函數是單位力下的響應，其倒數就是單位響應下需要的力，即動剛度。動剛度是一條與固有頻率相關的曲線。如想得到頻響函數就是響應／力；如果想得到動剛度，就是力／響應。不同材料、不同尺寸和形狀的結構若被撞擊,發出撞擊聲的頻率各不相同。測量時,敲擊木工帶鋸條,使其產生橫向自由振動并發出聲音,通過聲級計這種傳感器接收聲壓信號并將其變為電信號。由于聲級計是一個不與木工帶鋸條接觸的非接觸傳感器,它測得的反應木工帶鋸條的有關參數（如固有頻率值），相對于現有技術（把傳感器固定在木工帶鋸條上進行測試），因為木工帶鋸條沒有傳感器附加質量的影響,所以測量值更為精確。

上述的聲學測量方法，聲級計的探頭與帶鋸條的距離為1cm。這樣測試更加準確。

上述的聲學測量方法，采用南京安正軟件工程有限責任公司的SsCras信號與系統分析軟件對電信號進行處理、數據采集和頻譜分析。采用南京安正軟件工程有限責任公司的SsCras信號與系統分析軟件進行動剛度測試，得到的頻譜波峰、波谷清晰可辨，清楚準確地反應了被測試件的動剛度。

上述的聲學測量方法，所述某階固有頻率f是指一階、二階、三階、四階或五階固有頻率。

上述的聲學測量方法，聲級計測量范圍35-90dB，頻率范圍31.5HZ-8000HZ，準確度為±1.5dB，分辨率為0.1dB。這樣測試結果更加準確。

本發明還提供了一種結構簡單、測試數據精確和可靠的木工帶鋸條動剛度的聲學測量裝置。

本木工帶鋸條動剛度的聲學測量裝置，包括敲擊木工帶鋸條的裝有力傳感器的力錘，設置在木工帶鋸條一側的接收木工帶鋸條振動產生的聲波并轉變為電信號的聲級計；力傳感器和聲級計的輸出均接信號調理儀，信號調理儀的輸出接信號采集及分析儀。

上述的動剛度測試裝置，信號調理儀包括用于聲級計輸出的電信號進行濾波的濾波器、對濾波后的信號進行放大的放大器。

上述的動剛度測試裝置，信號采集及分析儀包括信號采集儀和信號處理分析儀；信號采集儀有計算機接口、DSP芯片、A/D轉換器；信號處理分析儀包括CPU處理機；放大器、計算機接口、DSP芯片、A/D轉換器、CPU處理機依次相連。

上述的動剛度測試裝置，聲級計測量范圍35-90dB，頻率范圍31.5HZ-8000HZ，準確度為±1.5dB，分辨率為0.1dB。

附圖說明

圖1是木工帶鋸條系統動剛度性能測試框圖

圖2是木工帶鋸條系統的動剛度頻譜圖；