A Δοκιμή συχνότητας σάρωσης(επίσης γνωστό ωςΑνάλυση απόκρισης συχνότητας (FRA)δοκιμή ή απλά αΣάρωση συχνότηταςΗ δοκιμή) είναι μια ηλεκτρική ή μηχανική δοκιμή όπου εφαρμόζεται ένα σήμα ημιτονοειδούς εισόδου σε ένα σύστημα και η συχνότητά του μεταβάλλεται σταδιακά ("swept") σε ένα καθορισμένο εύρος κατά τη μέτρηση της απόκρισης του συστήματος. Ο πρωταρχικός στόχος είναι να χαρακτηρίσουμεΠώς συμπεριφέρεται το σύστημα σε διαφορετικές συχνότητες.
Ακολουθεί μια ανάλυση των βασικών πτυχών:
Η διαδικασία:
Δημιουργία σήματος:Μια γεννήτρια σήματος παράγει ένα καθαρό ημιτονοειδές κύμα.
Σκούπισμα:Η συχνότητα αυτού του ημιτονοειδούς κύματος αυξάνεται αυτόματα (ή μειώνεται) συνεχώς μεταξύ ενός προκαθορισμένουΣυχνότητα έναρξηςκαισυχνότητα σταματήματος.
Εισαγωγή:Αυτό το σήμα συχνότητας σάρωσης εφαρμόζεται στην είσοδο του υπό δοκιμή του συστήματος (SUT). Αυτό θα μπορούσε να είναι μια ηλεκτρική είσοδος (τάση, ρεύμα), μια μηχανική είσοδος (δύναμη, δόνηση) ή μια ακουστική είσοδος (ηχητική πίεση).
Μέτρηση εξόδου:Η απόκριση του SUT μετράται στην έξοδο του χρησιμοποιώντας κατάλληλους αισθητήρες και εξοπλισμό μέτρησης (παλμογόνα, αναλυτές φάσματος, αναλυτές δικτύων, επιταχυνσιόμετρα, μικρόφωνα κ.λπ.). Οι βασικές μετρήσεις περιλαμβάνουν συχνά:
Μέγεθος (κέρδος/απώλεια):Η αναλογία του εύρους εξόδου προς το εύρος εισόδου (συχνά σε DB).
Μετατόπιση φάσης:Η διαφορά στη γωνία φάσης μεταξύ των σημάτων εξόδου και εισόδου.
Αποτελέσματα σχεδίασης:Το μετρούμενο μέγεθος και φάση απεικονίζονται γραφικά κατά της συχνότητας εισόδου, δημιουργώντας έναΚαμπύλη απόκρισης συχνότητας(Η γραφική παράσταση του Bode είναι κοινή - δείχνει μέγεθος σε DB έναντι συχνότητας καταγραφής και συχνότητας φάσης έναντι καταγραφής).
Βασικές παραμέτρους:
Συχνότητα εκκίνησης (F_START):Η συχνότητα αρχικής της σάρωσης.
Συχνότητα διακοπής (F_STOP):Η τελική συχνότητα του σκούπισμα.
Ρυθμός σκούπας:Πόσο γρήγορα αλλάζει η συχνότητα (π.χ. Hz ανά δευτερόλεπτο, οκτάβες ανά λεπτό). Μπορεί να είναι γραμμική ή λογαριθμική.
Τύπος σκούπας:
Γραμμική σάρωση:Οι μεταβολές της συχνότητας με σταθερό αριθμό hertz ανά μονάδα χρόνου.
Λογαριθμική σκούπισμα:Η συχνότητα αλλάζει με μια σταθεράαναλογία(π.χ. οκτάβα, δεκαετία) ανά μονάδα χρόνου. Αυτό προτιμάται συχνά, καθώς δίνει ίσο βάρος σε κάθε δεκαετία συχνότητας σε μια γραφική παράσταση.
Εύρος σήματος:Το επίπεδο του σήματος εισόδου. Πρέπει να επιλεγεί προσεκτικά για να αποφευχθεί η υπερφόρτωση του συστήματος ή να χαθεί σε θόρυβο.
Τι αποκαλύπτει (σκοπός):
Συχνότητες συντονισμού:Προσδιορίζει τις συχνότητες όπου το σύστημα παρουσιάζει κορυφές (υψηλό κέρδος) στην ανταπόκρισή του. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για την ανάλυση σταθερότητας και την αποφυγή καταστροφικών ταλαντώσεων.
Αντι-συντονιστικές συχνότητες (nulls):Προσδιορίζει τις συχνότητες όπου η απόκριση παρουσιάζει βουτιά (χαμηλό κέρδος).
Εύρος ζώνης:Καθορίζει το εύρος των συχνοτήτων πάνω από τις οποίες το σύστημα λειτουργεί αποτελεσματικά (π.χ. το εύρος ζώνης -3DB).
Κέρδος/εξασθένηση:Μετρά πόσο το σύστημα ενισχύει ή εξασθενίζει τα σήματα σε διαφορετικές συχνότητες.
Μετατόπιση φάσης:Χαρακτηρίζει την χρονική καθυστέρηση που εισάγεται από το σύστημα σε διαφορετικές συχνότητες.
Αντιμετώπιση/είσοδος:Στα ηλεκτρικά συστήματα, μπορεί να χαρακτηρίσει την αντίσταση (z) ή την είσοδο (y) έναντι της συχνότητας.
Υγεία/διάγνωση συστήματος:Ανιχνεύει αλλαγές ή σφάλματα συγκρίνοντας την απόκριση σάρωσης σε μια γνωστή καλή γραμμή βάσης (π.χ., ανίχνευση κίνησης περιέλιξης ή βασικών προβλημάτων σε μετασχηματιστές, ρωγμές ή χαλάρωση σε μηχανικές δομές).
Επικύρωση μοντέλου:Επαληθεύει την ακρίβεια των μαθηματικών μοντέλων του συστήματος.
Εφαρμογές:
Ηλεκτρολογία:
Φίλτρα δοκιμών (χαμηλής διέλευσης, υψηλής διέλευσης, ζώνη, εγκοπή).
Χαρακτηρίζοντας τους ενισχυτές, τους ταλαντωτές και τα συστήματα ελέγχου.
Διαγνωστικά μετασχηματιστή ισχύος (Ανάλυση απόκρισης συχνότητας - FRA).
Δοκιμή καλωδίων (σύνθετη αντίσταση, σφάλματα).
Χαρακτηρισμός κεραίας.
Δοκιμή εξοπλισμού ήχου (ηχεία, μικρόφωνα, ενισχυτές).
Μηχανολογία Μηχανική/Ανάλυση κραδασμών:
Προσδιορισμός των φυσικών συχνότητας, των σχημάτων λειτουργίας και των αναλογιών απόσβεσης δομών (γέφυρες, κτίρια, αεροσκάφη, μηχανήματα).
Δοκιμάζουν απομονωτές κραδασμών και απορροφητές.
Χαρακτηρίζοντας συστήματα ανάρτησης.
Ακουστική:
Μέτρηση απόκρισης συχνότητας των ηχείων, των ακουστικών, των μικροφώνων και των δωματίων.
Ηλεκτρονική:
Επαλήθευση της σταθερότητας τροφοδοσίας (κέρδος βρόχου/περιθώριο φάσης).
Αισθητήρες δοκιμών και μετατροπείς.
Γεωφυσική:Σεισμικές δοκιμές.
Στην ουσία:Μια δοκιμή συχνότητας σάρωσης παρέχει ένα ολοκληρωμένο "δακτυλικό αποτύπωμα" για το πώς ένα σύστημα αλληλεπιδρά με σήματα ποικίλης συχνότητας. Είναι ένα θεμελιώδες εργαλείο γιαΣχεδιασμός, ανάλυση, αντιμετώπιση προβλημάτων και επικύρωσησε πολυάριθμους κλάδους μηχανικής. Με το να σαρώνει τις συχνότητες, καταγράφει αποτελεσματικά τη δυναμική συμπεριφορά που δεν μπορεί να αποκαλύψει μια δοκιμή μιας συχνότητας.