[发明专利]振动时效振级实时测试系统以及自动调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动时效振级实时测试系统以及自动调整方法。

技术背景

振动时效技术是机械工程领域中常用的残余应力调控方法，是对构件施加机械振动载荷，当构件内部的残余应力和附加的振动应力之和超过材料的局部屈服极限的时候，使材料发生局部塑性变形，从而使材料内部的残余应力得以松弛和降低。激励频率越接近构件的固有频率时，作用在构件上的附加动应力越大，即作用在构件上的振级越大，越有利于消除构件的残余应力。

尹何迟等人在<<振动与冲击>>杂志上的文献“大桥箱型梁振动时效工艺与效果评定”中公布了构件经过振动时效处理后，构件的固有频率值会出现变小的现象；龚月霞等人在<<节能>>杂志上的文献“振动时效效果评定方法的探讨”中共公布了构件经过振动时效处理后，构件的固有频率值也会出现变小的现象。

现有的振动时效工艺，常常选择构件振动时效处理前构件的固有频率值作为激励频率，且在时效过程中激励频率是恒定不变的。由上述技术文献发现，构件在振动时效处理过程中固有频率值会变小，使得激励频率值与构件实际固有频率值的差值越来越大，共振效果越来越差，导致作用在构件上的振级越来越小，降低了残余应力的消除效果。

发明内容

为了能够准确、实时的测试作用在构件上的振级，以及对振级进行自动的调整，本发明提出一种振动时效振级实时测试系统以及自动调整方法。

振动时效振级实时测试系统，包括处理器、信号发生器、驱动器、激振器、加速度传感器、电荷放大器、示波器、支撑装置；构件与激振器固定连接；处理器控制信号发生器输出幅值和频率均独立且连续可调的正弦激励信号；信号发生器的正弦激励信号输入驱动器中，驱动器的输出信号驱动激振器振动；

加速度传感器安装在构件上，加速度传感器与电荷放大器的输入通道连接，电荷放大器的输出通道与示波器连接，示波器与处理器连接；

处理器包括获取示波器显示的电压波形的电压波形读取模块，从电压波形中获取电压峰值U (V)的电压识别模块，和将电压峰值转换为输出振级的振级检测模块，以及振级相对变化量的临界阈值设置模块；

振级检测模块预设有加速度传感器的灵敏度值s (pC/ms^-2)，电荷放大器输入通道的灵敏度系数S (pC/Unit)，放大系数F (Unit/V)；输出振级与电压峰值的转换关系为：                                               (ms^-2)，其中，a表示振级，输出振级通过处理器的显示界面显示给用户。

进一步，加速度传感器为压电式加速度传感器。

进一步，支撑装置为弹性元件。

用于振动时效振级自动调整的方法包括以下步骤：

(1)、将构件与激振器固定连接；通过支撑装置对构件进行支撑，以便激振器对构件进行激振；将加速度传感器安装在构件上；接通处理器与信号发生器以及示波器之间的信号连线；接通信号发生器与驱动器之间的信号连线；接通加速度传感器与电荷放大器之间的信号连线；接通电荷放大器与示波器之间的信号连线；接通处理器、驱动器、信号发生器、电荷放大器、示波器、激振器的电源；

(2)、在振级检测模块中设置电荷放大器输入通道的灵敏度系数为S (pC/Unit)，放大系数为F (Unit/V)；加速度传感器的灵敏度值为s (pC/ms^-2)；在振级相对变化量的临界阈值设置模块中设置振级相对变化量的临界阈值；

(3)、电压波形读取模块获取示波器显示的电压波形；电压识别模块从电压波形中获取电压峰值U (V)；振级检测模块中输出振级与电压峰值的转换关系为：(ms^-2)；

(4)、处理器自动通过扫频法确定振动时效的第一激励频率f₁；