2.4.1. Общие сведения

Как отмечалось в разд. 1.4, реальные детали и узлы машин и сооружений в большинстве случаев представляют собой относительно добротные колебательные системы. При контроле рассматриваемы­ми методами информативными парамет­рами являются их собственные частоты и потери энергии колебаний. Здесь возмож­ны два основных случая.

В первом из них ОК является само­стоятельным изделием, не связанным с другими элементами конструкции. Строго говоря, его собственные частоты и потери - это параметры акустически не нагружен­ного (например, преобразователями) и не закрепленного ОК, находящегося в вакуу­ме. Собственные частоты и потери такого ОК определяются его размерами, формой, физико-механическими характеристиками материала (упругими постоянными, плот­ностью, коэффициентом затухания), а также возможными дефектами разных типов.

Во втором случае ОК связан с други­ми элементами конструкции. Примеры - закрепленная на диске турбинная лопат­ка, железобетонная опора контактной сети железной дороги, имеющая подземную часть. Здесь информативные параметры зависят не только от перечисленных выше свойств самого ОК, но и от его связи с другими элементами. Поэтому кроме свойств собственно ОК имеется возмож­ность контролировать качество этой связи.

Как отмечалось в разд. 2.1.3, разли­чают методы свободных и вынужденных колебаний. Свободные колебания возбуж­дают путем кратковременного воздейст­вия на ОК, после чего он колеблется в от­сутствие внешних воздействий. Вынуж­денные колебания создают воздействием внешней силы с плавно изменяемой час­тотой.

В реальных условиях контроля с ис­пользованием как вынужденных, так и свободных колебаний ОК в результате влияния различных факторов измеренные значения собственных частот и потерь отличаются от истинных. Окружающий воздух практически не вносит погрешно­сти при измерении собственных частот, но несколько увеличивает потери. Поэтому влияние воздуха существенно только в редких случаях измерения коэффициента внутреннего трения (затухания) в образ­цах из материалов с очень высокой доб­ротностью, когда используют бесконтакт­ные преобразователи.

На результатах измерений сказыва­ются контактирующие с ОК излучающий и приемный преобразователи и условия крепления ОК. Контактные излучающий и приемный преобразователи обычно могут рассматриваться в качестве присоединен­ных масс, снижающих собственные часто­ты ОК. Влияние таких преобразователей уменьшается с ослаблением их акустиче­ской связи с ОК, а также с увеличением массы и размеров ОК (или колеблющейся его части) по сравнению с соответствую­щими параметрами преобразователей.

Применение преобразователей с су­хим точечным контактом уменьшает аку­стическую связь с ОК, а значит, и разли­чие измеренных и собственных его частот. Бесконтактные преобразователи (напри­мер, микрофоны) не вносят погрешности при измерении собственных частот.

Условия крепления ОК также влияют на результаты измерений. Для уменьше­ния этого влияния ОК крепят в узлах сме­щения (см. разд. 1.4). Таким образом, из­меренные частоты можно рассматривать как собственные частоты ОК, определен­ные с погрешностью, обусловленной вли­янием преобразователей и условий креп­ления.

Далее рассматриваются интеграль­ные и локальные методы собственных колебаний. В интегральных методах ана­лизируют собственные колебания ОК как единого целого, в локальных - отдельных его участков. Информативными парамет­рами служат значения частот, спектры собственных и вынужденных колебаний, а также характеризующие потери доброт­ность и логарифмический декремент зату­хания.