[发明专利]一种基于频响函数的轴承座特性参数的测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种基于频响函数的轴承座特性参数的测量系统，其特征在于：包括中央处理器以及和中央处理器连接的数据采集仪，还包括轴承座；在所述轴承座的x和y方向上装有加速度传感器，两个加速度传感器分别与数据采集仪连接；数据采集仪通过电荷放大器连接力锤，力锤将激励力作用到轴承座上，两个加速度传感器将轴承座在激励力作用下的加速度响应信号传送给数据采集仪。

2.根据权利要求1所述的基于频响函数的轴承座特性参数的测量系统，其特征在于：还包括220V交流电源，所述中央处理器、数据采集仪和电荷放大器均与220V交流电源连接。

3.一种基于频响函数的轴承座特性参数的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，构建轴承座简化模型：将轴承座简化成1个质量块、4个弹簧和4个阻尼器，由于x和y两个方向参振质量不同，轴承座共有参振质量m_x、m_y，刚度k_xx、k_xy、k_yx、k_yy和阻尼c_xx、c_xy、c_yx、c_yy10个特性参数；

步骤2，构建测量系统：将待测轴承座按步骤1的轴承座简化模型进行简化，测量系统包括中央处理器以及和中央处理器连接的数据采集仪，在待测轴承座的x和y方向上装有加速度传感器，两个加速度传感器分别与数据采集仪连接；数据采集仪通过电荷放大器连接力锤，力锤将激励力作用到待测轴承座上，测量系统采用220V交流电源为系统供电；

步骤3，用力锤敲击待测轴承座x方向，采集x方向和y方向加速度响应信号a_xx、a_yx和激励力信号F_x；再用力锤敲击轴承座y方向，采集x方向和y方向加速度响应信号a_xy、a_yy和激励力信号F_y；

步骤4，对采集到的加速度和力的时域信号做FFT变换得到加速度和力的频域信号，然后得到加速度频响函数并求逆得到阻抗矩阵；

步骤5，在固有频率的±10％区域内选择m个点为特征点，其中，m≥2，再利用最小二乘法拟合由轴承座运动方程得到的机械阻抗函数求得轴承座全部特性参数。

4.根据权利要求3所述的基于频响函数的轴承座特性参数的测量方法，其特征在于：步骤1中，轴承座简化模型的运动方程为：

假设

可得：

则阻抗矩阵：

5.根据权利要求3所述的基于频响函数的轴承座特性参数的测量方法，其特征在于：步骤4中，测量系统对测得的加速度响应信号和激励力信号做FFT变换得到加速度和力的频域响应，按式计算得到实测的频响函数H_xx、H_yx、H_xy和H_yy，加速度频响函数矩阵为求逆得到阻抗矩阵Z。

6.根据权利要求3所述的基于频响函数的轴承座特性参数的测量方法，其特征在于：步骤5中，在固有频率±10％区域选取f₁，f₂…f_m作为特征点，并按式ω_k＝2πf_k计算得到相应频率对应的角速度ω_k，相应角速度下加速度阻抗矩阵Z_k，k＝1，2…m。

7.根据权利要求6所述的基于频响函数的轴承座特性参数的测量方法，其特征在于：将实测的加速度阻抗矩阵Z_k按公式拟合，可列出如下方程组：

式中，i为虚数单位；(Z_k)_pq为加速度阻抗矩阵Z_k的第p行q列元素，p，q＝1，2；最后用最小二乘法求近似解，计算公式为x＝(A^TA)^-1A^Tb，解得轴承座全部10个特性参数。