MATLAB®-App für die Impulshammermessung
Willkommen in der Schwingungsanalyse
MATLAB®-App für die Impulshammermessung
Die Impulshammermessung stellt ein etabliertes Verfahren für die Bestimmung der strukturdynamischen Eigenschaften mechanischer Strukturen dar. Sie gehört zu den Standmessverfahren der experimentellen Modalanalyse. Ziel dieser Messmethode ist die Bestimmung der frequenzabhängigen Übertragungseigenschaften eines Systems zwischen einem definierten Anregungs- und einem Messpunkt. Über die gewonnenen Daten werden die modalen Parameter der Eigenfrequenz(en), deren Dämpfungswerte und über die Verknüpfung mehrerer Übertragungswege die Schwingungsformen ermittelt.
Die Anregung des Prüflings erfolgt durch einen Impulshammer, über dessen integrierten Kraftaufnehmer wird der zeitliche Verlauf des eingeleiteten Kraftimpulses erfasst. Aufgrund der kurzen Anregungsdauer weist das Kraftsignal ein breites Frequenzspektrum auf, wodurch mehrere Moden des Systems gleichzeitig angeregt werden. Die Antwort des Prüflings wird an einem ausgewählten Messpunkt mittels eines einachsigen Beschleunigungssensors aufgenommen. Durch die synchrone Erfassung von Anregungskraft und Strukturantwort wird die entsprechende Übertragungsfunktion korrekt bestimmt.
Die Auswertung der gemessenen Signale erfolgt im Frequenzbereich. Die resultierende Übertragungsfunktion ermöglichen eine detaillierte Beschreibung des dynamischen Verhaltens der Struktur und dient als Grundlage für weiterführende Untersuchungen, beispielsweise zur Modalanalyse, Modellvalidierung oder Schwingungsoptimierung.
Aufgrund des vergleichsweise geringen messtechnischen Aufwands, der kurzen Messdauer sowie der breitbandigen Anregungsmöglichkeit hat sich die Impulshammermessung, trotz ihrer Problemstellungen, als Standardverfahren für die experimentelle Bestimmung dynamischer Systemeigenschaften etabliert. Die Impulshammermessung findet sowohl in der Forschung als auch in der industriellen Entwicklung und Qualitätssicherung Anwendung.
Problematisch in der Anwendung und im Messprozess ist zum Einen der Messablauf als solches. Der Hammerschlag selbst findet zu einem undefinierten Zeitpunkt statt. Auf diesen muss die synchrone Messung getriggert werden und in der Messzeit so gestaltet sein, dass die erforderliche Frequenzauflösung mit den erfassten Messdaten möglich ist. Häufig kommt es zu ”Doppelimpulsen” oder ”doppelten Schlägen”, was durch Training reduziert werden kann. Messdatensätze mit zu weit außeinanderliegenden Doppelimpulsen müssen jedoch aussortiert werden. Doppelimpulse sind lediglich in minimalen Zeitabstand für die korrekte Bestimmung tolerierbar. Zum Anderen wird, wie bei Messungen allgemein üblich, mit mehreren Impulshammerschlägen, die allgemeine Messdatenqualität erhöht. Jedoch nur dann, wenn die einzelnen Schläge nicht zu weit voneinander abweichen. Als Kriterien der Abweichung werden die Impulsbreite und die Impulshöhe herangezogen.