一．概述
空调系统（特殊是空调压缩机）在启动、运转、阻止时配管各部分都会爆发响应的应力及振动 ，关于压缩机铜管要害部位举行应力应变和振动测试 ，以确保制品使用的清静性、可靠性是很是须要的 ？盏餮顾趸谠诵欣讨 ，内部的铜管一直受强迫振动 。若是压缩机运行引发的频率靠近铜管的固有频率 ，就会爆发共振 ，强烈的振动不但会极大的缩短铜管的疲劳寿命 ，并且会爆发更大的噪声 ，降低产品的人体恬静度 。为了延伸压缩机铜管的使用寿命、提高产品的人体恬静度 ，我们需要阻止共振的爆发——通过合理的结构设计 ，让铜管的固有频率远离压缩机运行时的激励频率 。
图1.空调已成为我们生涯必需品
二．测试目的
1.铜管的振动固有频率
当系统做自由衰减振动时包括了各阶固有频率因素 ，时域波形反应了各阶频率下自由衰减波形的线性叠加 ，通过对时域波形做FFT变换就可以获得其频谱图 ，从而我们可以从频谱图中各峰值处获得系统的各阶固有频率 。
2.压缩机运行历程中激励的强迫振动频率
开启压缩机后测试铜管的振动并举行频谱剖析 。
3.铜管要害部位的应力应变值
在空调的制冷历程中 ，流动的制冷剂将会使管路中爆发动应力 ，尤其是在压缩机的启动和阻止时 ，引起的动应力更大 。在交变应力的恒久作用下 ，管路的变形集中部位 ，如焊接讨论处会泛起疲劳裂纹导致制冷剂的走漏 。
三．测试系统组成
表1.测试系统组成
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序号
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装备名称
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型号
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数目
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1
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多通道数据收罗系统一套
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TMR-200系列
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一套
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TMR-211 控制 ？ 一台
TMR-221 全桥应变 ？ 一台
TMR-281 显示单位 一台
SB-120B 桥盒 1个
CR-4010 电压衰减线缆 1根
TMR-7630动态剖析软件 一套
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2
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应变片
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F系列
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若干
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3
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小型加速率传感器
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ARF系列
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1个
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图2.测试系统组成
四．测试办法
1.加速率传感器的安排：参考有限元剖析效果 ，我们将ARF-100A加速率传感器安排在如下图所示位置 ，并完成接线；
图3.加速率传感器装置位置
2.应变片装置：动应力测试应将应变片贴在结构的疲劳薄弱部位 ，由于这些部位的寿命决议着整体的寿命 。在空调管路系统中 ，思量管路弯曲的形状、角度 ，应变片应粘贴在管路变形集中或应力较大的地方 ，如管路的弯曲处和焊接讨论处 。其中纳子帽和焊接处成90°安排2个应变片 。折弯处安排一个应变片 。在空调器启动阻止、运转时举行应力测定 。
图4.应变片粘贴位置示意图
注重：
1）装置应变片时 ，铜配管应完全脱脂 ，应变片粘贴时应无气泡 ，粘贴到弯曲、焊口周围的平滑位置 。
2）单轴应变片要严酷沿着管路流动的轴线偏向 ，严禁泛起倾斜 。
3）应力仪与被测空调、电脑一定要共地 ，清静接地 ，阻止受噪音影响；若是使用电源线接地则需要在通电状态下检查波动情形 。
4）要思量启动时应力的离散性 ，举行3次以上丈量 。
3.仪器开机并完成参数设置事情 ，为了抵达较量好的测试效果 ，需通过试敲审查振动巨细来选取合适的量程和采样频率（1000Hz）；
4.应力丈量（随机选取一个通道）纪录铜管启动、运行、阻止等状态的要害部位的应力应变值 。
5.振动测试（固有频率的测试）
坚持空调压缩机关闭 ，无纪律的敲击铜管各部位 ，收罗数据并实时剖析 ，收罗时间一连1分钟；
通过力锤敲击铜管的某部位 ，使得铜管举行自由衰减振动 ，通过TMR-200动态数据纪录仪纪录下铜管要害部位的振动时域信号 ？盏餮顾趸乇盏氖奔渌婊だ恼穸奔洳ㄐ魏虵FT频谱剖析后获得的功率谱如下图所示 ，从功率谱中可以清晰的看出铜管的前两阶固有频率划分为83Hz和125Hz；
图6.空调压缩机关闭时随机激励时振动时间波形和FFT功率谱
6.开启空调压缩机后 ，最先收罗数据并实时剖析 ，收罗时间1分钟 。
空调压缩机开启后并叠加较小的随机激励时的振动波形和FFT频谱剖析后获得的功率谱如下图所示 ，从功率谱中可以清晰的看到 ，除了随机激励的83Hz和125Hz ，尚有显着的100Hz、200Hz因素 ，包括后面不是特殊显着的300Hz、400Hz ，这些50Hz的2X就是压缩机运行时激励出的强迫振动部分 。
图7.空调压缩机开启后叠加随机激励时振动时间波形和FFT功率谱
7.关闭压缩机 ，将加速率传感器替换位置 ，无纪律的敲击铜管各部位 ，收罗数据并实时剖析 ，收罗时间一连1分钟 。如下图所示：左边是以前的仪器在统一点测得的功率谱 ，右边是TMR-200测得的功率谱 ，新老仪器测得的固有频率数据一致性好 。
图8.新老仪器测得数据比照
五．试验结论
通过上面的试验 ，我们获得了空调压缩机运行时激励的主要频率因素和铜管自身的结构固有频率如下：
表2.激励强迫振动和铜管固有频率漫衍
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阶次
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强迫振动/Hz
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铜管固有频率/Hz
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1
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100
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83
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2
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200
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125
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3
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300
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167
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4
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400
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未见显着4阶
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铜管的各阶固有频率都不在强迫激励的主要频率因素（50Hz的2X倍频）周围 ，设计是合理的 ，铜管没有爆发共振 。铜管的固有频率后续还能和有限元剖析效果做比对 ，验证优化有限元模子 。
六、实验所用装备先容
1. TML应变计
F系列 箔式应变计
F系列应变计敏感栅质料为铜镍合金 ，基底质料为特殊塑料 ，具有电气绝缘特征 。应变计具备温度自赔偿 ，并凭证试件质料对基底举行颜色区分 。除一样平常用途应变计外 ，尚有应力集中和剩余应力丈量的应变计可选 。
2. ARF-A系列加速率传感器
ARF-A 低量程加速率传感器 10 ~ 500m/s?
ARF-A加速率传感器用于丈量机械、汽车、船舶、土木匠程结构和修建物等受振动时的加速率 。该传感器小型轻量 ，并可丈量直流电平 。
产品特点：
直流电平丈量
结构紧凑
易于装置
3. TMR-300小型多通道动态数据纪录仪
TMR-300系列是一款小型多通道数据收罗系统 ，可凭证丈量目的毗连多种传感器丈量单位 ？梢哉闪坑Ρ洹⒂Ρ涫酱衅鳌⒅绷鞯缪剐藕拧⑽露取⒄穸铀俾实 。它小型轻量 ，不但可以在现有结构如机械、桥梁等有限空间内装置 ，并且可实现移动物体如汽车、飞机和船舶上的丈量 。一台控制单位最多可同时控制10台丈量单位 ，丈量单位也可凭证需要漫衍安排在传感器周围 。
产品特点
? 最多丈量80通道（同步毗连4台控制单位最多可测320通道）
? 单位间的漫衍毗连
? 支持高区分率模式（0.1×10-6）（全桥应变单位和应变1G2G4G单位）
? 采样速率最高100kHz
? 提供USB和LAN接口
? 最大支持32G SD卡
? 断电恢复后自动重启丈量
? 配备UPS电路
? DC电源供电
? 结构紧凑防振 ，适于车载丈量
? 可凭证需要组合多种丈量单位
? 支持多种传感器输入 ，如应变、温度、电压、转速等
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