[實用新型]一種基于差值波譜分析的隔振溝動態監測裝置

有效

• 申請號: 201520438352.5
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN204758118U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 李建波;梅潤雨;周磊;林皋;劉俊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本實用新型涉及一種基于差值波譜分析的隔振溝動態監測裝置，屬于工程結構的隔振技術領域。

背景技術

隨著現代工業技術的快速發展，高精密設備日益廣泛應用，其對振動環境的要求越來越高，例如重型水壓機、地鐵、爆破施工等對精密廠房設備的影響。此外在日常生活中，我們也比較關注外部環境振動的影響，例如地鐵、高鐵、高速公路等機動車輛運行所引起的地面振動對生活環境的影響。為了保證精密設備正常使用的適應性以及人們生活環境的適宜性，需要采取一定的減振措施來減小外部振動的影響。

從沿波動傳播方向上質點的振動來看，這些振動問題可看作沿著傳播方向地表質點的豎向運動問題，類似于剪切波的性質。在工程中，隔振溝和排樁隔振技術是常用的兩種隔振形式，可以用來隔斷或減弱振動能量的傳遞。從原理上看，以隔振溝為例，其基本形式是通過在地表振源附近挖出具有一定寬度和深度的溝來隔斷沿著地表水平方向傳播的振動波，從而保證隔振溝后環境的安定性。

通常情況下，隔振溝在設計時，往往是對周圍某一預設振源，經過理論分析或試驗驗證來完成設計，起到一定減振或隔振效果。但在生產或生活過程中，外部振源往往是多變的。振源的性質一旦發生改變，由其引起的振動波的特征也會發生改變。隔振溝對這些振源是否仍有隔振效果是工程人員比較關心的問題。而且，工程人員也很關心從定量角度來探究隔振溝對不同振源的隔振效果以及隔振溝前后波動信號的衰減特征。

目前，從監測的角度來看，評價隔振溝的減振效果需要解決兩個主要方面的問題：一是以頻譜的形式來表征隔振溝前后振動信號的振動特征和衰減特征；二是監測設備在長期使用狀態下的魯棒性和適用性。而目前缺乏這種集成性好，又滿足要求的動態監測裝置。當前主要的監測技術依然是實驗室形式的臨時裝置，通過在隔振溝前后某一方向上布置長距離的加速度和速度振動信號采集線，觀測該測線上多個測點的響應，通過分析加速度峰值和速度峰值大小來確定隔振溝的減振效果。這種監測形式難以在各種復雜變化環境下長期、有效、穩定的工作。本實用新型也是在此背景下，提出了一種基于差值波譜分析的隔振溝動態監測裝置及其設計方法。其主要滿足易用性、長效性和魯棒性這三方面的特性。其中，易用性是說明裝置集成性好，主要采用的是常規的動應變采集技術，操作簡便，監測數據準確；長效性是裝置及其量測功能具有很高的可靠性，能夠滿足工程中長時間的監測需要；魯棒性是指設備中的不同部件，不僅要滿足長時間的協調使用要求，而且還應克服同一振動在傳播過程中不同采集儀捕捉信號的同步性問題。

實用新型內容

本實用新型提供了一種基于差值波譜分析的隔振溝動態監測裝置，將隔振溝兩側動態相對剪切變形問題轉換成動態線應變量測問題；利用差值量測解決了隔振溝前后信號的同步問題；基于成熟的應變片動態監測技術，解決需要長時間進行動態監測隔振溝隔振效果的穩定性的問題；基于復式差值裝置的設計方法，對隔振溝前后同一頻率成分的信號同時采集直接位移差響應和復式位移差響應，來構造線性無關的兩組位移差響應，解決了由單組位移差導致的信息不完備的問題；基于頻譜分析理論，對這兩組位移差進行綜合頻譜分析，可以明確隔振溝前后振動信號的頻域特征，利于識別不同振源及振動的主要能量成分。

本實用新型裝置構造如下：鋼板a固定在隔振溝前側上，鋼板b固定在隔振溝后側上；T型支架a和T型支架b固定在鋼板a上；T型支架c和彈簧質量部件固定在鋼板b上；應變載片a連接在T型支架a和T型支架c之間；應變載片b連接在T型支架b和彈簧質量部件之間；彈簧質量部件由質量塊和彈簧串聯組成；應變片a緊密貼在應變載片a上；應變片b緊密貼在應變載片b上；應變片a和應變片b通過電導線連接于數據分析處理器；色帶顯示器和數據記錄儀通過電導線連接于數據分析處理器。

上述裝置進行差值頻譜分析的方法如下：

應變片a采集的是直接位移差響應ΔU，采集位移差的主要目的是解決隔振溝前后信號的同步采集問題。對ΔU進行綜合頻譜分析得出隔振溝前后每個頻率成分的直接位移差響應Δu＝sin(ωt+θ)-Asin(ωt+θ+φ)，而其中相對幅值A是隔振溝前側某一頻率成分的振幅同隔振溝后側對應頻率成分振幅的比值。再對Δu進行三角函數變換最終得到Δu和幅值|F|的三角函數關系式：

Δu＝|F|sin(ωt+θ+Ψ)，其中即為此三角函數表達式的幅值。