Desarrollo y puesta a punto de un sistema de medida de vibraciones para la determinación de FRFs

Abstract

[ES] La medida de vibraciones es una práctica frecuente en ingeniería que tiene diversas aplicaciones, tales como la caracterización dinámica de una estructura, o la determinación del nivel vibratorio para ponderar el confort o la fiabilidad estructural. Dentro de esta primera utilidad se encuentra la medida de funciones de respuesta en frecuencia (FRF) tipo receptancia (o sus funciones derivadas: movilidad e inertancia), las cuales proporcionan toda la información relativa al comportamiento vibratorio de un sistema mecánico cuando se cumplen condiciones de linealidad entre la excitación y la respuesta. Dicha medida precisa de un tratamiento matemático específico que debe considerar los efectos de la digitalización y la duración finita de la medida, y establecer procedimientos para el cálculo de la transformada de Fourier de las señales, y para el uso de ventanas que minimizan el leakage y de filtros antialiasing. La finalidad de este trabajo es poner a punto un sistema de adquisición de vibraciones basado en medida de aceleración y fuerza de excitación producida por un martillo instrumentado. La finalidad de la medida es el cálculo de FRF. Tanto el cálculo de las FRF como la gestión de la adquisición se basará en un programa desarrollado en Matlab. El sistema se validará a través de medidas sobre una barra asimilable a una viga, elemento que dispone de una solución analítica que será usada como referencia.

[EN] Vibration measurement is a common practice in engineering that has several applications, such as dynamic characterization of a structure, or determination of the vibration level to weigh comfort or structural reliability. Within this, the first utility is the measurement of frequency response functions (FRFs) such as receptance (or its derived functions: mobility and inertance), which provide all information relating to the vibrational behaviour of a mechanical system when linearity conditions are met between excitation and response. That measure requires a specific mathematical treatment that must consider the effects of digitization and finite duration of measurement, and establish procedures for calculation of the Fourier transform of signals, and for the use of windows that minimize the leakage and antialiasing filters. The purpose of this work is to develop a system of vibration acquisition based on measurement of acceleration and excitation force produced by an impact hammer. The purpose of the measure is the calculation of FRFs. Both the calculation of FRFs and the management of the acquisition will be based on a developed program in MATLAB. The system will be validated through measurements on a bar assimilable to a beam, an element that has an analytical solution that will be used as reference.

[CA] La mesura de vibracions és una pràctica freqüent en enginyeria que té diverses aplicacions, com ara la caracterització dinàmica d’una estructura, o la determinació del nivell vibratori per a ponderar el confort o la fiabilitat estructural. Dins d’aquesta primera utilitat es troba la mesura de funcions de resposta en freqüència (FRFs) tipus receptancia (o les seues funcions derivades: mobilitat i inertancia), les quals proporcionen tota la informació relativa al comportament vibratori d’un sistema mecànic quan es compleixen condicions de linealitat entre l’excitació i la resposta. Aquesta mesura precisa d’un tractament matemàtic específic que ha de considerar els efectes de la digitalització i la duració finita de la mesura, i establir procediments per al càlcul de la transformada de Fourier dels senyals, i per a l’ús de finestres que minimitzen el leakage i de filtres antialiasing. La finalitat d’aquest treball és posar a punt un sistema d’adquisició de vibracions basat en mesura d’acceleració i força d’excitació produïda per un martell instrumentat. La finalitat de la mesura és el càlcul de FRFs. Tant el càlcul de les FRFs com la gestió de l’adquisició es basarà en un programa desenvolupat en MATLAB. El sistema es validarà a través de mesures sobre una barra assimilable a una biga, element que disposa d’una solució analítica que serà usada com a referència.