Eigenfrequenzen messtechnik Ermitteln

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo,
ich habe eine Frage zum Thema Eigenfrequenzen.

Stimmt es, dass zur messtechnischen Ermittlung der Eigenfrequenzen und Eigenmoden eines Systems ein Beschleunigungssensor genügt??

Dieser kann irgendwo an das Teil/System angebracht werden (wenn möglich nicht direkt auf eine Knotenlinie setzen, da sonst die Eigenfrequenz bzw. Eigenmode mit dieser Knotenlinie nicht erkannt werden).

Das System wird kurz angeregt (beispielsweise ein Hammerschlag) und das Beschleunigungssignal an der einen Stelle gemessen.
Wenn ich nun das Frequenzspektrum mit Hilfe einer FFT-Analyse des komplexen Beschleunigungssignals berechne, stellt jede Spitze eine Eigenfrequenz des Systems dar?

Um anschließend noch die Eigemoden zu bestimmen wären jedoch mehrere Aufnehmer nötig.

Vielen Dank für die Hilfe!

#2

Hallo,

Hallo auch.

ich habe eine Frage zum Thema Eigenfrequenzen.

Stimmt es, dass zur messtechnischen Ermittlung der
Eigenfrequenzen und Eigenmoden eines Systems ein
Beschleunigungssensor genügt??
Dieser kann irgendwo an das Teil/System angebracht werden
(wenn möglich nicht direkt auf eine Knotenlinie setzen, da
sonst die Eigenfrequenz bzw. Eigenmode mit dieser Knotenlinie
nicht erkannt werden).

Mit Knotenlinie kann ich nichts anfangen. Meinst du vllt Schwingungsknoten?

Das System wird kurz angeregt (beispielsweise ein
Hammerschlag) und das Beschleunigungssignal an der einen
Stelle gemessen.

Ist schon etwas her. Aber im Messtechnik-Praktikum haben wir mittels eines Hammers die Eigenfrequenz bestimt. Allerdings gilt die gefundene Eigenfrequenz dann nur wenn das System an der gleichen Stelle erregt wird. Mit welchem Sensor die Schwingung aufgenommen wurde, kann ich dir leider nicht sagen. Wird mit einem Beschleunigungssensor aber auch funktionieren!

Wenn ich nun das Frequenzspektrum mit Hilfe einer FFT-Analyse
des komplexen Beschleunigungssignals berechne, stellt jede
Spitze eine Eigenfrequenz des Systems dar?

Ganz genau.

Um anschließend noch die Eigemoden zu bestimmen wären jedoch
mehrere Aufnehmer nötig.

Was meinst du mit Eigenmoden? Dieses verstehe ich nicht so ganz.

Vielen Dank für die Hilfe!

Gerne.

Olli87

#3

Hallo,

Hallo auch.

ich habe eine Frage zum Thema Eigenfrequenzen.

Stimmt es, dass zur messtechnischen Ermittlung der
Eigenfrequenzen und Eigenmoden eines Systems ein
Beschleunigungssensor genügt??
Dieser kann irgendwo an das Teil/System angebracht werden
(wenn möglich nicht direkt auf eine Knotenlinie setzen, da
sonst die Eigenfrequenz bzw. Eigenmode mit dieser Knotenlinie
nicht erkannt werden).

Mit Knotenlinie kann ich nichts anfangen. Meinst du vllt
Schwingungsknoten?

Genau! Bei einem 3D-Körper habe ich ja nicht nur einen Knoten, sondern eine ganze Linie welche bei der jeweiligen Eigenfrequenz in Ruhe ist - also Amplitude = 0. In manchen Physikbüchern (z.B. Gerthsen Physik) oder auch hier http://www.pi1.uni-stuttgart.de/teaching/Vorlesungsv… wird von Knotenlinien gesprochen.

Das System wird kurz angeregt (beispielsweise ein
Hammerschlag) und das Beschleunigungssignal an der einen
Stelle gemessen.

Ist schon etwas her. Aber im Messtechnik-Praktikum haben wir
mittels eines Hammers die Eigenfrequenz bestimt. Allerdings
gilt die gefundene Eigenfrequenz dann nur wenn das System an
der gleichen Stelle erregt wird.

Versteh ich nicht. Das heißt an der gleichen Stelle anregen wo ich auch das Antwortsignal messe? Wie geht das?

Mit welchem Sensor die
Schwingung aufgenommen wurde, kann ich dir leider nicht sagen.
Wird mit einem Beschleunigungssensor aber auch funktionieren!

Wenn ich nun das Frequenzspektrum mit Hilfe einer FFT-Analyse
des komplexen Beschleunigungssignals berechne, stellt jede
Spitze eine Eigenfrequenz des Systems dar?

Ganz genau.

Um anschließend noch die Eigemoden zu bestimmen wären jedoch
mehrere Aufnehmer nötig.

Was meinst du mit Eigenmoden? Dieses verstehe ich nicht so
ganz.

Mit Eigenmoden meine ich die Schwingungsformen bei den jeweiligen Eigenfrequenzen

Vielen Dank für die Hilfe!

Gerne.

Olli87

Wie kann ich einen bereits abgesendeten Beitrag nachträglich editieren? In diesem Falle von der ursprünglichen Frage die Überschrift?

Vielen Dank!

#4

Mit Knotenlinie kann ich nichts anfangen. Meinst du vllt
Schwingungsknoten?

Genau! Bei einem 3D-Körper habe ich ja nicht nur einen Knoten,
sondern eine ganze Linie welche bei der jeweiligen
Eigenfrequenz in Ruhe ist - also Amplitude = 0. In manchen
Physikbüchern (z.B. Gerthsen Physik) oder auch hier
http://www.pi1.uni-stuttgart.de/teaching/Vorlesungsv…
wird von Knotenlinien gesprochen.

Für Balken gibt es Unterlagen, welche bei Kenntnis der Dämpfungskonstante d und der Wellenlänge Lamda die Lage der Schwingungsknoten vorraussagen.
Das ganze mit Lage-Bestimmung bei einem 3D-Körper hört sich recht kompliziert an ^^. Was hast du denn damit vor??

Das System wird kurz angeregt (beispielsweise ein
Hammerschlag) und das Beschleunigungssignal an der einen
Stelle gemessen.

Ist schon etwas her. Aber im Messtechnik-Praktikum haben wir
mittels eines Hammers die Eigenfrequenz bestimt. Allerdings
gilt die gefundene Eigenfrequenz dann nur wenn das System an
der gleichen Stelle erregt wird.

Versteh ich nicht. Das heißt an der gleichen Stelle anregen wo
ich auch das Antwortsignal messe? Wie geht das?

Die Eigenfrequenz eines Systems kann sich ändern, je nachdem wo das System angeregt wird. Dies liegt daran, dass sich die Federsteifigkeit je nach Ort des Kraftangriffes ändert.

Um anschließend noch die Eigemoden zu bestimmen wären jedoch
mehrere Aufnehmer nötig.

Was meinst du mit Eigenmoden? Dieses verstehe ich nicht so
ganz.

Mit Eigenmoden meine ich die Schwingungsformen bei den
jeweiligen Eigenfrequenzen

Für eine Schwingungslinie (2D) kommst du evtl. bereits mit 2 Sensoren aus (z.B. für einen Balken). Anhand dieser Daten kann man dann auf die restlichen Schwingungsknoten schließen. Bei 3D bräuchtest du natürlich mehrere Sensoren.
Nochmals die Frage: Was möchtest du damit bezwecken? Was ist dein Ziel?

Wie kann ich einen bereits abgesendeten Beitrag nachträglich
editieren? In diesem Falle von der ursprünglichen Frage die
Überschrift?

Weiß ich leider auch nicht ^^

Vielen Dank!

Immer wieder gerne.

Olli87

#5

Hallo,
ich habe eigentlich nichts damit vor. Mir geht es nur um das Verständnis, deshalb kann ich auch kein konkretes Beispiel nennen. Aus reinem Interesse habe ich begonnen, mich ein wenig in die Schwingungstechnik einzulesen.

Also zum Thema 3D Körper: dafür gibt es die Experimentelle Modalanalyse. Ob einfach oder kompliziert kann ich nicht Beurteilen. Aber ich vermute mal kompliziert!
Hierdurch können die Knotenlinien ermittelt werden. Dafür genügt wohl auch einen Sensor und ein Hammer. Mit dem Hammer wird ein beliebiger Punkt angeregt, mit dem Sensor nacheinander über dem System verteilt die Antwort gemessen. Daraus lässt sich dann diese Knotenlinien und Formen ermitteln.

Ich bin der Meinung, obwohl Nichtfachmann, dass sich die Eigenfrequenzen eines System nicht verändern, egal wo das System angeregt wird. Das hat damit nichts zu tun. Das System schwingt ja durch einmalige Anregung von selbst mit der Eigenfrequenz weiter.
Die Federsteifigkeit dürfte sich auch nicht ändern wenn ich das System an einer anderen Stelle anrege. Sie ändert sich sicherlich bei einer anderen Lagerung oder Einspannung, wenn ich an einen Balken denke.

#6

Hallo,
ich habe eigentlich nichts damit vor. Mir geht es nur um das
Verständnis, deshalb kann ich auch kein konkretes Beispiel
nennen. Aus reinem Interesse habe ich begonnen, mich ein wenig
in die Schwingungstechnik einzulesen.

Hi.
Okay. Also mein Wissen hab ich auch „nur“ aus der Vorlesung des Studiums - nicht aus der Praxis! Die Ermittlung von Eigenfrequenzen ist ein Teilbereich der Maschinendynamik. Die Kenntnis ist wichtig, da selbst kleine Kräfte, welche genau die Eigenfrequenz des Systems treffen, ein Bauteil zerstören können. Das Bauteil „schwingt sich hoch“.

Daher reicht es im Regelfall aus wenn man an der Stelle, wo man mit dem Hammer das System erregt, die Eigenfrequenz ermittelt. Die Lage von Schwingungsknoten ist somit erstmal sekundär - weil „das Hochschwingen“ durch ausreichend hohe oder niedrige Frequenzen vermieden wird.

Also zum Thema 3D Körper: dafür gibt es die Experimentelle
Modalanalyse. Ob einfach oder kompliziert kann ich nicht
Beurteilen. Aber ich vermute mal kompliziert!

Das Stichwort „Experimentelle Modalanalyse“ sagt mir zunächst nichts. Müsste ich erstmal googeln. Falls es die Hammer-Methode ist, so ist der Aufwand noch überschaubar.

Ich bin der Meinung, obwohl Nichtfachmann, dass sich die
Eigenfrequenzen eines System nicht verändern, egal wo das
System angeregt wird. Das hat damit nichts zu tun. Das System
schwingt ja durch einmalige Anregung von selbst mit der
Eigenfrequenz weiter.
Die Federsteifigkeit dürfte sich auch nicht ändern wenn ich
das System an einer anderen Stelle anrege. Sie ändert sich
sicherlich bei einer anderen Lagerung oder Einspannung, wenn
ich an einen Balken denke.

Doch, die Eigenfrequenz kann sich ändern - da sich die Federsteifigkeit ändern kann.
Im Tabellenbuch Metall - falls du eines hast - kannst du die Federsteifigkeit des Systems nachlesen. Dort steht die Durchbiegung f beschrieben. Umgestellt zu Kraft F / Durchbiegung f beschreiben die Gleichungen zur Durchbiegung von Trägern die Federsteifigkeit c des Trägers. Die ungedämpfte Eigenfrequenz ist f = wurzel(c/m). (m=Masse)

Grüße
Olli87