5 周期、频率、角速度
※周期T
完成一次全振动所需要的时间(单位:秒sec)
※频率f
单位时间内完成全振动的次数(单位:赫兹Hz)。
※角速度ω
表示物体或质点回转速度的量,角度除以时间(单位:rad/s 或 °/s)。
360° = 2π (rad)
三者之间的计算关系,
ω = 2πf
f = 1/T
T* f = 1
习题
6 分贝
振动参数(加速度、频率等)大小的比较,通常我们使用倍数来表示,比如频率是原来的10倍,位移是原来的0.5倍。
在振动中由于涉及的量级范围比较大,比如频率几赫兹到几万赫兹,加速度几m/s2到几百m/s2,所以基本上采用分贝(dB)的表示方式,比如报警上限+3dB,报警下限-3dB。其实是倍数的另外一种对数表达形式而已,是量度两个相同单位之数量比例的计量单位。
※定义
1 功率类(功率、能量、加速度平方、PSD等)的分贝定义
LdB = 10log(P/P0)
P0:基准值 P:现在值
2 电压类(电压、电流、加速度、速度、位移等)的分贝定义
LdB = 20log(A/A0)
A0:基准值 A:现在值
※常用分贝和倍数比较表(电压类分贝)
分贝 | 倍数 | 分贝 | 倍数 |
0dB | 1 | 0dB | 1 |
0.5dB | 1.059 | -0.5dB | 0.944 |
1dB | 1.12 | -1dB | 0.892 |
2dB | 1.26 | -2dB | 0.795 |
3dB | 1.41 | -3dB | 0.708 |
6dB | 2 | -6dB | 0.5 |
10dB | 3.16 | -10dB | 0.316 |
20dB | 10 | -20dB | 0.1 |
40dB | 100 | -40dB | 0.01 |
※习题
1 加速度增加到3倍,对应的分贝是多少?(9.54dB)
2 速度增加到4dB,也就是增加到几倍?速度减少到-4dB,也就是减少到几倍? (1.585倍,0.631倍)
7 倍频程、十倍频程
在振动试验中,对于两个频率比的表示方式还有倍频程(octave)和十倍频程(decade)的方法。这是两个必须理解的概念,十倍频程相对来说用的比较少。
7.1 倍频程(octave)
※定义
指使用频率f与基准频率f0之比等于2的n次方,即f/f0=2n,则称f为f0的n次倍频程。计算式如下,
n = lg(f/f0)/lg2 or n = log2(f/f0)
比如,下限频率100Hz,上限频率2000Hz,通过上面的计算式可以得到100~2000Hz之间约有4.3个倍频程(可以简写成4.3oct)。
7.2 十倍频程(decade)
※定义
指使用频率f与基准频率f0之比等于10的m次方,即f/f0=10m,则称f为f0的m次十倍频程。计算式如下,
m= log(f/f0)
比如,下限频率100Hz,上限频率2000Hz,通过上面的计算式可以得到100~2000Hz之间约有1.301个十倍频程(可以简写成1.301dec)。
※习题
1 频率范围10~2000Hz之间有几个倍频程?(7.645oct)
2 频率范围10~2000Hz之间有几个十倍频程?(2.301dec)
3 推导倍频程(oct)和十倍频程(dec)之间的关系。(1oct=3.322dec)
总结:
本文只罗列了一些振动试验中最基本的数学和物理知识,如果不能理解和应用,在技术交流中会比较困难,需要加倍努力才行。当然,振动试验所涉及的数学和物理知识还是很难很复杂的,比如傅立叶变化、PSD计算等。