[实用新型]木工带锯条动刚度的声学测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及木工带锯条动刚度的测量装置，具体地说，是木工带锯条动刚度的声学测量装置。 

背景技术

木工带锯机作为木材加工过程的第一道工序，是木材加工行业中应用最广的设备。因此，研究带锯机刚性等力学性能的好坏，对于能否提高加工效率以及充分利用材料较为关键。木工带锯条的受力极其复杂,锯解作业时会发生共振和晃动（抖振）,这将影响锯解质量,故对带锯条的振动特性研究尤为重要。 

动刚度是描述机械结构减振性能的关键指标，反映其在特定的动态激扰下抵抗变形的能力。由动刚度的定义可知，动刚度的单位应为N/m，其计算公式在经过三角复指数形式简化计算后为：E=A/(2πf)²。式中，E表示动刚度（N/m）；A表示动刚度幅值（N/m/s²）；f表示频率（Hz）。 

为了测量动刚度，一般需要在被测试件上固定一个传感器，通过该传感器测得的响应信号（如加速度）来反应被测试件的响应信号，再对该信号进行处理计算出被测试件的动刚度。但是，由于传感器附着在被测试件上，被测试件的响应信号因为传感器附加质量的影响,使其测量值不太精确。 

实用新型内容

本实用新型还提供了一种结构简单、测试数据精确和可靠的木工带锯条动刚度的声学测量装置。 

本木工带锯条动刚度的声学测量装置，包括敲击木工带锯条的装有力传感器的力锤，设置在木工带锯条一侧的接收木工带锯条振动产生的声波并转变为电信号的声级计；力传感器和声级计的输出均接信号调理仪，信号调理仪的输出接信号采集及分析仪。 

上述的木工带锯条动刚度的声学测量装置，信号调理仪包括用于声级计输出的电信号进行滤波的滤波器、对滤波后的信号进行放大的放大器。 

上述的木工带锯条动刚度的声学测量装置，信号采集及分析仪包括信号采集仪和信号处理分析仪；信号采集仪有计算机接口、DSP芯片、A/D转换器；信号处理分析仪包括CPU处理机；放大器、计算机接口、DSP芯片、A/D转换器、CPU处理机依次相连。 

上述的木工带锯条动刚度的声学测量装置，声级计测量范围35-90dB，频率范围 31.5Hz-8000Hz，准确度为±1.5dB，分辨率为0.1dB。 

使用实用新型对木工带锯条动刚度进行测量时，是以装有力传感器的力锤敲击木工带锯条,使得木工带锯条横向振动；以声级计接收木工带锯条振动产生的声波并转变为电信号G,再对电信号G和力传感器检测的反应力锤敲击力T大小的信号进行处理后进行数据采集和频谱分析,得到动刚度幅值A=T/G的频域图；从该频域图中得出某阶频率f及与该阶频率f相对应的动刚度幅值A；以计算出该阶频率f下的动刚度有效值。 

本实用新型的有益效果：力锤由一系列不同频率的正弦干扰力来激励测量对象-木工带锯条。当激励力的频率等于系统固有频率时就发生共振，出现响应高峰；当激励力的频率不等于系统固有频率时，其幅值就一定小于共振峰值。响应的频谱除以力脉冲得到频响函数。频响函数是单位力下的响应，其倒数就是单位响应下需要的力，即动刚度。动刚度是一条与固有频率相关的曲线。如想得到频响函数就是响应／力；如果想得到动刚度，就是力／响应。不同材料、不同尺寸和形状的结构若被撞击,发出撞击声的频率各不相同。测量时,敲击木工带锯条,使其产生横向自由振动并发出声音,通过声级计这种传感器接收声压信号并将其变为电信号。由于声级计是一个不与木工带锯条接触的非接触传感器,它测得的反应木工带锯条的有关参数（如固有频率值），相对于现有技术（把传感器固定在木工带锯条上进行测试），因为木工带锯条没有传感器附加质量的影响,所以测量值更为精确。 

声级计的探头与带锯条的距离为1cm，这样测试更加准确。采用南京安正软件工程有限责任公司的SsCras信号与系统分析软件对电信号进行处理、数据采集和频谱分析。采用南京安正软件工程有限责任公司的SsCras信号与系统分析软件进行动刚度测试，得到的频谱波峰、波谷清晰可辨，清楚准确地反应了被测试件的动刚度。 

附图说明

图1是木工带锯条系统动刚度性能测试框图 

图2是木工带锯条系统中的木工带锯条振动的频谱图； 

图3是木工带锯条系统中的橡胶锤敲击力的频谱图。 

图4是木工带锯条系统的动刚度相位图。 

图5是木工带锯条系统的动刚度幅值图。 

具体实施方式

实施例：声波激励法测量MJ397型木工带锯机的带锯条动刚度。 

1试验设备与仪器 

1.1试验设备