頻率響應
關注創建者：科學吹牛 創建時間：2019-07-28
頻率響應的視頻教程
ANSYS頻率響應分析+Ncode隨機振動疲勞分析
首先基于受力情況復雜的車輛懸架橫臂，利用ANSYS APDL完成懸架的頻率響應分析，并通過輸入PSD信號，利用Ncode進行隨機振動疲勞分析
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頻率響應的實例教程
二、模態分析和頻率響應分析的概念
模態分析和頻率響應分析的確是兩個不同的概念。
模態是結構固有的一種特性，它只與結構的形狀、約束形式、材料特性等有關，而與其他輸入（例如加載）無關。模態分析主要目的有：了解結構的共振區域，為結構設計提供一定的指導；對計算模型進行校驗，驗證你做仿真計算的模型是否正確；開展瞬態分析、譜分析的基礎。
而頻率響應分析則是指結構對一載荷（可以是沖擊載荷，也可能是一頻率在一定范圍內的載荷）的響應。頻率響應分析的目的是確定結構上兩點的輸入輸出關系（一般以頻率為橫坐標）。
1、模態分析亦稱振型分析
指結構動態特性的理論分析與實驗分析。目的是確定結構的模態參數，如固有頻率、阻尼、振型等。
理論分析采用有限元法。在結構復雜和所劃分的有限單元數目過多時，采用簡化的方法使有限元模型的自由度減少，或用模態綜合法，把結構劃分為若干個子結構，先求出子結構的模態，再進行綜合。
實驗分析是利用模擬實驗設施，激勵結構使其作橫向彎曲振動、縱向振動和扭轉振動，通過實時分析儀和計算機進行數據采集和處理，測試結構的響應，給出模態參數。實驗分析的結果用于驗證理論計算結果的精確性，并找出改進分析精度的途徑。廣泛應用于航空、航天器的振動性能分析，以及機器和一些大型建筑(如橋梁)的故障診斷與監測。
2、頻率響應分析
Z向上的頻率響應
Y向上的頻率響應
Magnitude響應的振幅
來自CAE技術聯盟
展開 作者：Jack Johnson
譯者：騰益登
頻率響應是指以正弦波作為命令輸入來繪制機器或過程輸出的動態響應。測試設備可用于測試物理系統，并且存在允許使用完全理論方法的分析技術和工具。在這里，我們將簡要介紹一下作為測試過程的頻率響應方法，并總結系統設計師可以從這些過程和結果中獲得什么。
如果可以用正弦測試信號激勵設備并測量其輸出，則頻率響應測試方法可以應用于任何事物。在電液運動控制中，制造商為伺服和比例閥發布的數據中最常遇到頻率響應。實際上，我之所以主張使用伺服閥和比例閥（而不是其他類型的閥）的一個令人信服的原因是，因為伺服閥和比例閥存在太多的頻率響應數據，而其他設備幾乎沒有。有了這些信息，我們就可以在構建系統之前更好地預測系統的性能。
頻率響應測試非常簡單，觀察幾分鐘后即可輕松理解。這與在純學術環境中學習數月相反。這是一種用于測量元件（例如閥）動態響應的方法。
另一種流行的動態測試程序是測量對階躍輸入的輸出響應。頻率響應和階躍響應是相關的，因為它們來自同一系統。但是，頻率響應方法比階躍響應更可靠，因為在使用頻率響應分析儀時，在頻率響應測試中固有地抑制了失真和噪聲。
圖1.圖顯示了頻率響應測試環路的框圖。頻率響應可用作動態測試，因為當與頻率響應分析儀結合使用時，它固有地抑制了失真和噪聲。
如圖1所示，該測試涉及對輸入施加受控幅度的正弦波形，從而使被測設備（例如閥）來回循環。同時，輸出也將以相同的頻率循環。但是，輸出和指令輸入的幅值不一定與指令輸入相同。就閥門而言，輸入（電流）和輸出（流量）甚至不在相同的度量單位中。此外，在大多數實際物理動態過程中，輸出將經歷相位滯后。即，輸出必須一定落后于輸入。測試操作員記錄頻率，輸出幅值以及輸入和輸出之間的相位滯后量（以度為單位）。
展開 電液伺服閥的動態特性一般用頻率響應或瞬態響應表示，因為瞬態響應比較簡單，此處不討論。
伺服閥動態測試時，當改變輸入信號的頻率，輸出信號也將出現幅值和相位的變化。頻率響應特性就是頻率響應的幅值和相位與諧波輸入頻率ω的關系特性，包括幅頻特性和相頻特性。
兩個概念：幅值比和相位差
幅值比
在某一指定的頻率值下輸出流量與輸入電流的振幅比A1，除以基準低頻時輸出流量與輸入電流的振幅比Ao0，即為該指定頻率時的幅值比A1/Ao。常以1~10Hz作為基準低頻。幅值比A1/Ao是無因次量，通常取20lg(A1l/Ao)的值來衡量幅值比，201g(A1/Ao)的單位為dB。
頻寬
頻寬即A1/Ao=0.707，或20lg(A1/Ao0)=－3dB時的頻率值。
一般規定A1由Ao下降3dB時的頻率(即輸出流量為基準頻率時輸出流量的70.7%) 為系統的截止頻率。它表示超出此頻率后, 輸出就急劇衰減, 跟不上輸入。在此截止頻率處，近似幅頻伯德圖與精確值最大誤差約-3dB。
相位差
輸入電流及輸出流量作正弦變化時，輸出與輸入的相位差。即輸出與輸入之間不會完全同步，存在滯后現象。
相頻寬
輸出流量與輸入電流的相位差為滯后90°時的頻率值。
關于伯德圖的繪制
幅頻特性和相頻特性的橫坐標w均用以10為底的對數值分度，但需要注意習慣標識。
如何查看伺服閥樣本上的頻率響應曲線
在選擇伺服閥時，我們必須根據質量系統的頻率響應要求，選擇合適頻寬的伺服閥。頻寬值越大，閥響應越快。但是，并不意味著我們在選用伺服閥的時候，一味的選擇高頻響的伺服閥，因為這意味此類閥會有更高的制造精度和成本，而對系統來說并不經濟。
展開 地震勵振的頻率響應分析.part1.rar
地震勵振的頻率響應分析.part2.rar
地震勵振的頻率響應分析.part3.rar
本案例在radioss或optistruct中操作步驟幾乎完全一致，主要是針對平板進行有限元分析，采用模態法對平板施加隨頻率變化的單位載荷激勵（本例中激勵的幅值大小固定不變，實際應用中可以是變化的）。在Hyperview中進行后處理可觀察某一頻率下的變形及VonMises應力云圖，在HyperGraph中可以查看需要輸出節點的模態響應和頻率-相位曲線。
平板有限元模型（含加載和約束）
頻率為1000Hz平板的VonMises應力云圖
節點15的頻率響應
節點17的頻率響應
節點19的頻率響應
模型文件及詳細操作步驟見附件。
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假設工作載荷頻率在 1000Hz 至 1250Hz 之間，將響應頻率設置為 500Hz 至 1500Hz，并添加 0.02 的阻尼系數。
6、運行仿真并查看結果：請求頂面的 X 向位移頻響曲線。從圖 2 可見，當載荷頻率在 1000Hz 至 1250Hz 區間時，變形范圍為 4×10?3mm 至 8×10?3mm。
不同特性阻抗和微波損耗的調制頻率響應
不同相移長度的調制頻率響應
在參考文獻4中，研究了針對不同相移長度的多種調制頻率響應。下圖是我們使用行波電極單元在仿真中重現的結果。兩次測量中相移器的長度分別為1mm和2mm，調制器的偏置電壓分別為0V和-3V。
不同相移長度的調制頻率響應
不同終端阻抗的調制頻率響應
在參考文獻5中，進行了兩項測量。
卓越的動態響應速度
在需要快速變速、變負載的系統中，響應時間是衡量閥門性能的關鍵指標，普通比例閥受限于電磁鐵推力和機械結構，響應頻率較低，而伺服高壓比例閥通常采用低摩擦、低質量的動圈或動鐵結構，配合高帶寬的電子驅動器，能夠實現極高的頻響特性，這意味著閥門能夠迅速跟隨控制信號的變化，瞬間完成從低壓到高壓的切換，極大地提升了生產節拍和系統動態穩定性。
3.
圖 4 變形頻率響應提取設置
圖 5 Z 向變形頻率響應
7、為關節增加阻尼并重新開展仿真計算。返回 Workbench 平臺，復制諧響應分析系統。在新分析項目中，為兩個旋轉關節統一賦予阻尼值：100 N?mm?s/rad，之后重新求解計算。優化后的變形頻率響應結果如圖 7 所示。
電動高壓比例閥應如何正確選型？1個月前
流量系數（Cv值）與響應速度是決定控制精度的關鍵指標，很多用戶在選型時只關注壓力，卻忽視了流量需求，若Cv值過小，會導致系統響應滯后，無法達到設定壓力；若過大，則會造成控制震蕩，難以微調，此外電動比例閥的響應時間（通常在毫秒級）必須與系統的控制回路相匹配，對于需要快速動態調整的場合，如燃料電池測試或發動機臺架試驗，應選擇具備高頻率響應特性的型號，并配合合適的驅動放大器。
該裝置的關鍵參數包括輸出功率（含額定功率及峰值功率）、頻率響應（20Hz-20kHz為主）、失真度（Hi-Fi級產品可低于0.05%）和信噪比（普遍高于60dB）。技術實現上采用A/B/AB/D/G等多類電路結構，其中D類數字功放因高效特性廣泛應用于超低音音箱。
氣動提升閥主要用在哪些場合？1個月前
高速自動化裝配：效率提升的“加速器”
在汽車電子、消費電子等行業的自動化裝配線上，生產節拍直接決定了產能，這就要求氣動元件必須具備極高的響應頻率和長期穩定性。
這套測試體系完整覆蓋：</p><ul><li><strong>機械可靠性測試：</strong>沖擊、振動、跌落測試（模擬日常使用意外與運輸場景沖擊）</li><li><strong>環境適應性測試：</strong>寬溫域、高濕度環境耐受性測試，耐腐蝕測試</li><li><strong>電氣性能測試：</strong>前置放大器電磁場耐受性測試，全頻段頻率響應穩定性測試</li></ul><p>
二、按測試聲級與頻率特性，鎖定核心性能參數
不同測試場景，對傳聲器的聲級測量范圍、頻率響應能力有著截然不同的要求，需根據測試目標精準選型：
微弱噪聲測試針對低幅值微弱噪聲的測量場景，如消聲室的本底噪聲測量、電子器件的工作噪聲等，可選用本底噪聲極低的傳聲器，精準捕捉微弱聲信號；
高聲級測試針對爆炸、槍聲、火箭發射等高聲級測試場景，可選用高聲壓級傳聲器，可實現 180dB
四、應用場景實例
在某汽車焊裝車間，客戶采用諾冠帶IO-Link的提升閥控制夾具氣缸，通過SCADA系統，工程師可實時監測數百個閥門的動作頻率與響應時間，一旦某閥出現微泄漏（表現為關閉時間延長），系統立即觸發預警，避免因夾具失效導致車身定位偏差，該方案使設備綜合效率（OEE）提升5%以上。
