نشریه صوت و ارتعاش
پیاپی 1 (بهار و تابستان 1391)

در این مقاله یک روش نوین برای اندازه گیری نوسانات دینامیکی با استفاده از پردازش تصویر ارائه شده است. در این روش گام هایی کوتاه برای جابه جایی ها در نظر گرفته شده و این گام ها توسط تکنیک پردازش تصویر اندازه گیری می شوند. برای دسترسی به دقت هرچه بیشتر اندازه گیری نوسانات، هرکدام از این گام ها نیز به گام های جزئی تر تقسیم شده و در هر گام اصلی یک تناوب از آنها تکرار می شود. این جزء نیز توسط تکنیک پردازش تصویر محاسبه شده و با گام بزرگ تر جمع زده می شود. با این تکنیک، نوسانات دینامیکی یک جسم درحال نوسان با دقت خیلی خوبی اندازه گیری می شود. کالیبراسیون سیستم به صورت نرم افزاری است که به تشریح آن نیز پرداخته شده است.

مطالعات بسیاری بر روی سیستم های پیوسته و ناپیوسته انجام شده است، اما سیستم های ارتعاشی در مدهای بالا به هنگام تشدید کمتر مورد مطالعه دقیق قرار گرفته اند. یکی از روش های مورد استفاده در سیستم های کنترلی، استفاده از کنترل کننده های جرمی غیرفعال است و این کنترل کننده ها طوری تنظیم شده اند تا فرکانس آن در حالت تشدید با سازه نوسانگر یکسان باشد.
تحقیقات آزمایشگاهی و تحلیلی نشان می دهد که گروهی از میراگرهای غیرخطی به نام میراگر ضربه ای، عملکرد بهتری نسبت به خنثی کننده های ارتعاشی خطی، در کاهش نوسانات سازه ها دارند. فاکتور اصلی تاثیرگذار در این نوع میراگرها جهت کنترل نوسانات، این است که نیروهای کوچک ایجاد شده توسط جرم های کمکی، با ایجاد اغتشاش در دامنه نوسانات سازه، موجب کاهش نوسانات شدید می گردند. در این تحقیق پارامتر های کلیدی میراگر ضربه ای مشخص شده است. توده جرمی میراگر، طول مسافت حرکت، مقادیر ماکزیمم دامنه، از نکات مهم و قابل بررسی در تاثیر نقش میراگر ضربه ای می باشد و طراحی پارامترهای بهینه مدنظر قرار گرفته است.

چرخدنده ها به عنوان یکی از منابع مهم ارتعاشات و صدا در سیستم های دوار صنعتی شناخته شده اند. پیش بینی و کنترل ارتعاشات چرخدنده ها به منظور طراحی یک سیستم انتقال چرخدنده ای بهینه مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. مدل های متنوعی از چرخدنده ها برای اهداف مختلفی ارائه شده اند که از مهم ترین این اهداف می توان به بررسی و تحلیل ارتعاشی، تحلیل تنش، کنترل نوفه، تحلیل پایداری، قابلیت اطمینان و عمر خستگی سیستم اشاره نمود. این پژوهش به بررسی و مطالعه ارتعاشات سیستم های انتقال چرخدنده ای، تحقیقات و پیشرفت های انجام گرفته در این زمینه می پردازد. بطور کلی، مدل های ریاضی و عوامل موثر در دینامیک غیرخطی سیستم های چرخدنده ای بررسی و همچنین به موارد و موضوعات قابل تامل برای تحقیقات بیشتر در این زمینه نیز اشاره می گردد.

در این مقاله روشی آسان، کم هزینه و سریع برای اندازه گیری حجم ارائه شده است. برای نیل به این هدف، دستگاهی به نام حجم سنج اکوستیک طراحی و ساخته شده است. در این دستگاه، اندازه گیری حجم با استفاده از ایجاد تغییرات کوچک در حجم هوا و اندازه گیری تغییرات فشار حاصل از آن انجام می شود. دیاگرام بلوکی کل سیستم، دقت مبدل آنالوگ به دیجیتال، تعداد نمونه ها در یک دوره تناوب، مدت نمونه برداری، بررسی پاسخ فرکانسی سیستم، دلایل حساس بودن سیستم به تغییرات دما و نحوه جبران آن و نمایش نمودارهای لازم و نتیجه گیری مناسب موضوعاتی است که این مقاله به آنها پرداخته است. این دستگاه از سه بخش کامپیوتر، کنترل کننده و محفظه مکانیکی تشکیل شده است. کامپیوتر وظیفه دریافت و پردازش اطلاعات، کنترل کننده وظیفه کنترل فرکانس، دامنه و تقویت خروجی میکروفون ها و دریافت اطلاعات از واحد مکانیکی و ارسال آنها به کامپیوتر را بر عهده دارد. محفظه مکانیکی ساختاری استوانه ای داشته که جسم مورد نظر درون آن قرار می گیرد با استفاده از یک بلندگو تغییر فشاری درون آن ایجاد و با دو عدد میکروفون تغییرات فشار اندازه گیری می شود. توسط الگوریتم هایی، اطلاعات لازم جمع آوری و پردازش های متفاوتی روی اطلاعات انجام می شود و با استفاده از قوانین ترمودینامیک، حجم جسم محاسبه می گردد. سرعت بالا در اندازه گیری، هزینه کم، سادگی و دقت قابل قبول، بارزترین ویژگی های دستگاه ساخته شده است. اندازه گیری و تحلیل های مکانیکی و الکترونیکی نشان می دهد بهترین فرکانس مورد استفاده 40 هرتز است که در این میان محدودیت اصلی را محفظه مکانیکی ایجاد می کند. دو راه برای مقابله با تغییرات دما وجود دارد یک راه کنترل دمای محیط و دیگری جبران آن است. بررسی های انجام شده نشان می دهد مشکل اصلی در محفظه مکانیکی است. به این خاطر، حسگر دما روی محفظه مکانیکی قرار گرفته و با تغییرات کند دمای محیط، اطلاعات لازم از میکروفون ها و حسگر دما دریافت و ثبت شده است. اطلاعات جمع آوری شده پردازش شده و با استفاده از روش بهینه سازی PSO 1 تابعی استخراج شده است که ترکیب آن با سیگنال های اندازه گیری شده میکروفون ها با دقت خوبی می تواند اثر تغییرات دما را حذف نماید به نحوی که اندازه گیری مستقل از تغییرات دما داشته باشیم.

ارتعاش سنج لیزر داپلر ابزاری برای اندازه گیری اپتیکی دامنه، فرکانس و سرعت اشیائ مرتعش بدون تماس می باشد. با توجه به کاربرد های متنوع و روزافزون ارتعاش سنج های لیزر داپلر در این مقاله طرحی ساده و کاربردی از این دستگاه با استفاده از تداخل سنج مایکلسون و نصب آینه بر روی شیء مرتعش ارائه شده است. فرکانس و دامنه ارتعاش، از جابجایی داپلر فرکانس نور لیزر حاصل می شود. با استفاده از این چیدمان آزمایشگاهی، فرکانس، دامنه و سرعت بیشینه اجسام مرتعش توسط سیگنال دریافتی توسط اسیلوسکوپ اندازه گیری شده است. نتایج حاصل با دستگاه شتاب سنج و طیف تبدیل فوریه حاصل از نوسانات اندازه گیری شده، که در تطابق خوبی با هم می باشند. با استفاده از این روش حداقل سرعت بیشینه و دامنه ارتعاشی قابل اندازه گیری به ترتیب 8X10-4m/s و 3μm بوده است.

در این مقاله سه روش عیب یابی نرمی، تحلیل اجزای اصلی و تحلیل اجزای مستقل معرفی خواهند شد. به علاوه، انجام آزمایش ارتعاشی به منظور استخراج پارامترهای مودال مورد بررسی قرار خواهد گرفت. اندازه گیری دقیق توابع پاسخ فرکانسی نقطه ای به منظور نرمال سازی شکل مودها و محاسبه ماتریس نرمی نیز به عنوان ملزومات این روش مطرح خواهند شد. در عین حال، روش تحلیل اجزای اصلی به مثابه روشی کارآمد به همراه نتایج عددی و ارائه خواهد گردید و نیز به محدودیت های روش تحلیل اجزای مستقل اشاره خواهد شد.

تحلیل های آکوستیکی در پایه عبارتند از مطالعاتی که بر روی نحوه تولید صدا، و نحوه انتشار آن در محیط های مادی نظیر جامدات و سیالات انجام می شوند. یکی از دشواری ها در این تحلیل ها این است که موضوع مورد مطالعه، یعنی صدا، قابل دیدن نیست. به همین دلیل در بسیاری تحلیل های آکوستیکی سعی بر این است که صدا، مصورسازی شود تا از این طریق درک بهتری از رفتار صوت به دست بیاید. در این مقاله، به رایج ترین روش ها و تکنیک های مصورسازی صدا در تحلیل های آکوستیکی اشاره شده است و برای هر روش یا تکنیک، کاربردهایی برشمرده شده است.

طراحی دقیق و تعمیر و نگهداری سازه های گوناگون از قبیل ساختمان ها، پل ها، سدها، هواپیما ها، قطار ها و غیره لازم و ضروری است. یکی از الزامات طراحی و تعمیر و نگهداری سازه ها، تحلیل دینامیکی آنها می باشد. به جهت در دسترس نبودن جواب تحلیلی برای سازه های پیچیده، با بارگذاری ها و شرایط مرزی مختلف و نیز وجود خطاهایی نظیر خطاهای حاصل از به کارگیری فرضیات و تئوری های نامناسب، خطا در مدل کردن جزئیات سازه های پیچیده و عدم اطلاع صحیح از خواص مواد، مدل های تقریبی عددی نظیر روش اجزای محدود نیز با مشکلاتی مواجه می باشند. از این رو آزمایش مودال ابزار مناسبی برای دستیابی به خواص دینامیکی سازه شناخته می شود. با توجه به اینکه در مسیر انجام آزمایش مودال عواملی وجود دارد که باعث ایجاد خطا در نتایج بدست آمده می شود، شناسایی عوامل خطا و ارائه راه حل هایی در جهت کاستن از آنها، می تواند نتایج به دست آمده از آزمایش را تا حد زیادی بهبود بخشد. این موضوع در قالب دو مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. در مقاله اول مهم ترین عوامل خطا در آزمایش مودال معرفی شده اند و برخی از عوامل خطا نظیر اثر بارگذاری شتاب سنج، درگیری قطعه و لرزاننده و رفتار غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته و به منظور کاستن یا برطرف نمودن آنها راه حل هایی ارائه شده است. در مقاله دوم که مکمل این مقاله است، سایر عوامل خطا در آزمایش مودال نظیر عدم امکان اندازه گیری درجات آزادی چرخشی، عدم دقت در آزمایش چکش، نویز، خطای پردازش سیگنال ها و مودهای نزدیک به هم مطرح گردیده و راه حل هایی برای کاستن یا برطرف نمودن آنها ارائه شده است. سپس در ادامه، آزمایش مودال محیطی به عنوان روشی که می تواند مشکلات مربوط به یکی از این منابع خطا یعنی تحریک را در آزمایش مودال برطرف کند مطرح شده است.