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JP6973282B2 - Vibration test device and vibration test method - Google Patents
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JP6973282B2 - Vibration test device and vibration test method - Google Patents

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Description

本発明は、振動試験装置及び振動試験方法に関する。 The present invention relates to a vibration test apparatus and a vibration test method.

下記特許文献1には、ターボ機械(ターボ圧縮機)のロータ系の振動試験を行う技術が開示されている。この技術は、FRA(Frequency Response Analyzer)方式に基づいてロータ系を加振機で掃引加振させた場合のロータ系の振動を振動センサで検出し、当該振動センサの出力を解析することによってロータ系の周波数応答関数を求め、この周波数応答関数から振動特性(共振周波数や減衰比、振動モード)を算出するものである。なお、掃引加振は、加振周波数を所定の範囲内で連続的に変化させる加振方法である。 The following Patent Document 1 discloses a technique for performing a vibration test of a rotor system of a turbomachine (turbo compressor). This technology detects the vibration of the rotor system when the rotor system is swept and vibrated by a vibration exciter based on the FRA (Frequency Response Analyzer) method with a vibration sensor, and analyzes the output of the vibration sensor to analyze the rotor. The frequency response function of the system is obtained, and the vibration characteristics (resonance frequency, attenuation ratio, vibration mode) are calculated from this frequency response function. The sweep vibration is a vibration method in which the vibration frequency is continuously changed within a predetermined range.

特開2015−108607号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-108607

ところで、掃引加振に基づいて周波数応答関数を求める手法として、FFTアナライザを用いたFFT(Fast Fourier Transform)方式と周波数特性分析器(Frequency Response Analyzer)を用いたFRA(Frequency Response Analyzer)方式とがある。FFT方式では所望の分解能を確保するために周波数レンジ(周波数範囲)を幾つかに切替えて被試験体を加振する必要があるので、試験時間が長くなるという問題がある。 By the way, as a method for obtaining a frequency response function based on sweep excitation, there are an FFT (Fast Fourier Transform) method using an FFT analyzer and an FRA (Frequency Response Analyzer) method using a frequency characteristic analyzer (Frequency Response Analyzer). be. In the FFT method, it is necessary to switch the frequency range (frequency range) to several to vibrate the test piece in order to secure the desired resolution, so that there is a problem that the test time becomes long.

これに対して、FRA方式では正弦波の周波数を連続的に変化させて被試験体を掃引加振するので、また計測しようとする周波数範囲が比較的広い場合には幾つかの周波数レンジ(周波数範囲)に亘って掃引加振する必要があるので、加振に要する時間が長くなり、よって試験時間が長くなるという問題がある。特にガスタービンのようなターボ機械では、被試験体が備える翼の枚数が膨大になるので、試験時間が長くなる。 On the other hand, in the FRA method, the frequency of the sine wave is continuously changed to sweep and vibrate the test object. Therefore, if the frequency range to be measured is relatively wide, some frequency ranges (frequency) are used. Since it is necessary to perform sweep vibration over the range), there is a problem that the time required for vibration becomes long, and therefore the test time becomes long. In particular, in a turbo machine such as a gas turbine, the number of blades provided in the test object becomes enormous, so that the test time becomes long.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、被試験体の振動特性をより短時間で試験することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to test the vibration characteristics of a test object in a shorter time.

上記目的を達成するために、本発明では、振動試験装置に係る第1の解決手段として、FRA(Frequency Response Analyzer)方式に基づいて被試験体を掃引加振することにより当該被試験体の振動特性を取得する振動試験装置であって、複数の周波数範囲のスイープ正弦波信号を重畳させた加振信号を生成する加振信号発生器と、前記加振信号に基づいて前記被試験体を掃引加振する加振機と、前記被試験体の振動を検出する振動センサと、前記スイープ正弦波信号に対応する複数の解析部を備え、前記振動センサの出力信号を前記スイープ正弦波信号に同期させて前記被試験体の周波数応答を解析する周波数応答解析装置とを備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution to the vibration test device, the test object is swept and vibrated based on the FRA (Frequency Response Analyzer) method to vibrate the test object. A vibration test device that acquires characteristics, a vibration signal generator that generates a vibration signal by superimposing a sweep sinusoidal signal in a plurality of frequency ranges, and a vibration test object that sweeps the test object based on the vibration signal. A vibration exciter for vibrating, a vibration sensor for detecting the vibration of the test object, and a plurality of analysis units corresponding to the sweep sine wave signal are provided, and the output signal of the vibration sensor is synchronized with the sweep sine wave signal. A means of providing a frequency response analysis device for analyzing the frequency response of the test object is adopted.

本発明では、振動試験装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記周波数応答解析装置は、前記解析部が出力する周波数応答特性を周波数軸上で合成して出力する、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solution for the vibration test device, in the first solution, the frequency response analysis device synthesizes and outputs the frequency response characteristics output by the analysis unit on the frequency axis. , Is adopted.

本発明では、振動試験装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記振動センサの出力信号を周波数分析するFFT(Fast Fourier Transform)アナライザをさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution according to the vibration test apparatus, the first or second solution further includes an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer that frequency-analyzes the output signal of the vibration sensor. Is adopted.

本発明では、振動試験装置に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記被試験体は、ディスクに複数の翼が一体化されたブリスクとして形成されたガスタービンのロータであり、前記加振機は、前記ロータに設けられた翼を加振する、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution according to the vibration test apparatus, in any one of the first to third solutions, the test piece is formed as a blisk in which a plurality of wings are integrated with a disk. It is a rotor of a gas turbine, and the exciter adopts a means of vibrating a blade provided in the rotor.

また、本発明では、振動試験方法に係る解決手段として、FRA(Frequency Response Analyzer)方式に基づいて被試験体を掃引加振することにより当該被試験体の振動特性を取得する振動試験方法であって、周波数範囲が仮設定された複数の仮スイープ正弦波信号を重畳させた仮加振信号で前記被試験体を仮掃引加振し、当該仮掃引加振に基づいて前記被試験体から得られる仮検出信号に基づいて各振動モードの共振周波数の概要を取得する仮計測工程と、前記共振周波数の概要に基づいて前記周波数範囲が正式設定された正式スイープ正弦波信号を重畳させた正式加振信号で前記被試験体を掃引加振し、当該本掃引加振に基づいて前記被試験体から得られる正式検出信号に基づいて前記各振動モードの前記共振周波数を取得する本計測工程とを有する、という手段を採用する。 Further, in the present invention, as a solution for the vibration test method, it is a vibration test method for acquiring the vibration characteristics of the test object by sweeping and vibrating the test object based on the FRA (Frequency Response Analyzer) method. Then, the test piece is temporarily sweep-vibrated with a temporary vibration signal superposed with a plurality of temporary sweep sine wave signals whose frequency range is temporarily set, and obtained from the test body based on the temporary sweep vibration. A tentative measurement process for acquiring an outline of the resonance frequency of each vibration mode based on the tentative detection signal, and a formal addition in which a formal sweep sine wave signal whose frequency range is officially set based on the outline of the resonance frequency is superimposed. The measurement step of sweeping and vibrating the test object with a vibration signal and acquiring the resonance frequency of each vibration mode based on the formal detection signal obtained from the test object based on the sweep vibration. Adopt the means of having.

本発明によれば、被試験体の振動特性をより短時間で試験することが可能である。 According to the present invention, it is possible to test the vibration characteristics of the test object in a shorter time.

本発明の一実施形態に係る振動試験装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the vibration test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における加振信号を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the vibration | vibration signal in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における第1〜第5正弦波及び第1〜第5同期パルス信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 1st to 5th sine wave and the 1st to 5th synchronous pulse signals in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る振動試験方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the vibration test method which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る振動試験装置は、図1に示すように、被試験体Xの振動特性を取得するものであり、加振信号発生器1、加振機2、振動センサ3、周波数応答解析装置4及びFFT(Fast Fourier Transform)アナライザ5を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vibration test apparatus according to the present embodiment acquires the vibration characteristics of the test object X, and is a vibration signal generator 1, a vibration machine 2, a vibration sensor 3, and a frequency response analysis. It is equipped with an apparatus 4 and an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer 5.

被試験体Xは、例えばディスクx1に複数の翼x2が一体化されたブリスクとして形成されたガスタービンのロータである。このブリスクは、ガスタービンのロータを構成するチタン合金等の金属部品であり、円環状のディスクx1の外周面に複数の翼x2が放射状に設けられている。なお、図1では、紙面の都合によりブリスクの一部分のみを示している。 The test piece X is, for example, a rotor of a gas turbine formed as a blisk in which a plurality of blades x2 are integrated with a disk x1. This blisk is a metal component such as a titanium alloy constituting the rotor of a gas turbine, and a plurality of blades x2 are radially provided on the outer peripheral surface of the annular disk x1. Note that FIG. 1 shows only a part of the blisk due to space limitations.

本実施形態に係る振動試験装置は、このような被試験体Xにおける各翼x2の共振周波数を振動特性の1つとして計測するものであり、よって各翼x2を所定の順番で順次掃引加振することによって各翼x2の幾つかの振動モードにおける共振周波数をそれぞれ計測する。本実施形態に係る振動試験装置は、上記振動モードの一例として、1次〜5次の振動モードの共振周波数を計測する。 The vibration test apparatus according to the present embodiment measures the resonance frequency of each blade x2 in such a test object X as one of the vibration characteristics, and therefore each blade x2 is sequentially swept and excited in a predetermined order. By doing so, the resonance frequency of each blade x2 in some vibration modes is measured. The vibration test apparatus according to the present embodiment measures the resonance frequency of the primary to fifth vibration modes as an example of the vibration mode.

加振信号発生器1は、複数のスイープ正弦波信号を重畳させた加振信号Kを発生する電子回路であり、第1発振器1a、第2発振器1b、第3発振器1c、第4発振器1d、第5発振器1e、信号合成器1f、発振制御部1g及び操作部1hを備えている。第1発振器1aは、図2に模式的に示すように、第1周波数帯域F1において周波数が連続的に変化する第1スイープ正弦波信号SW1を発生させて信号合成器1fに出力する。 The vibration signal generator 1 is an electronic circuit that generates a vibration signal K by superimposing a plurality of sweep sinusoidal signals, and is an electronic circuit that generates a first oscillator 1a, a second oscillator 1b, a third oscillator 1c, and a fourth oscillator 1d. It includes a fifth oscillator 1e, a signal synthesizer 1f, an oscillation control unit 1g, and an operation unit 1h. As schematically shown in FIG. 2, the first oscillator 1a generates a first sweep sine wave signal SW1 whose frequency changes continuously in the first frequency band F1 and outputs the first sweep sine wave signal SW1 to the signal synthesizer 1f.

第2発振器1bは、同じく図2に示すように、第2周波数帯域F2において周波数が連続的に変化する第2スイープ正弦波信号SW2を発生させて信号合成器1fに出力する。
第3発振器1cは、第3周波数帯域F3において周波数が連続的に変化する第3スイープ正弦波信号SW3を発生させて信号合成器1fに出力する。
As also shown in FIG. 2, the second oscillator 1b generates a second sweep sine wave signal SW2 whose frequency changes continuously in the second frequency band F2 and outputs the second sweep sine wave signal SW2 to the signal synthesizer 1f.
The third oscillator 1c generates a third sweep sine wave signal SW3 whose frequency changes continuously in the third frequency band F3 and outputs it to the signal synthesizer 1f.

第4発振器1dは、第4周波数帯域F4において周波数が連続的に変化する第4スイープ正弦波信号SW4を発生させて信号合成器1fに出力する。第5発振器1eは、第5周波数帯域F5において周波数が連続的に変化する第5スイープ正弦波信号SW5を発生させて信号合成器1fに出力する。 The fourth oscillator 1d generates a fourth sweep sine wave signal SW4 whose frequency changes continuously in the fourth frequency band F4 and outputs it to the signal synthesizer 1f. The fifth oscillator 1e generates a fifth sweep sine wave signal SW5 whose frequency changes continuously in the fifth frequency band F5 and outputs it to the signal synthesizer 1f.

上記第1〜第5周波数帯域F1〜F5は、第1周波数帯域F1→第2周波数帯域F2→第3周波数帯域F3→第4周波数帯域F4→第5周波数帯域F5の順で周波数が高くなる関係にあり、図2に示すように加振周波数帯域F0において連続した周波数帯域である。 The first to fifth frequency bands F1 to F5 have a relationship in which the frequencies increase in the order of the first frequency band F1 → the second frequency band F2 → the third frequency band F3 → the fourth frequency band F4 → the fifth frequency band F5. As shown in FIG. 2, it is a continuous frequency band in the vibration frequency band F0.

このような第1〜第5周波数帯域F1〜F5のうち、第1周波数帯域F1は、翼x2における1次モード(基本モード)の振動の共振周波数(第1共振周波数)を計測するためのものである。また、第2周波数帯域F2は、2次モードの振動の共振周波数(第2共振周波数)を計測するためのものである。第3周波数帯域F3は、3次モードの振動の共振周波数(第3共振周波数)を計測するためのものである。第4周波数帯域F4は、4次モードの振動の共振周波数(第4共振周波数)を計測するためのものである。さらに、第5周波数帯域F5は、5次モードの振動の共振周波数(第5共振周波数)を計測するためのものである。 Of the first to fifth frequency bands F1 to F5, the first frequency band F1 is for measuring the resonance frequency (first resonance frequency) of the vibration in the primary mode (basic mode) in the blade x2. Is. Further, the second frequency band F2 is for measuring the resonance frequency (second resonance frequency) of the vibration in the secondary mode. The third frequency band F3 is for measuring the resonance frequency (third resonance frequency) of the vibration in the third-order mode. The fourth frequency band F4 is for measuring the resonance frequency (fourth resonance frequency) of the vibration in the fourth-order mode. Further, the fifth frequency band F5 is for measuring the resonance frequency (fifth resonance frequency) of the vibration in the fifth-order mode.

また、上記第1〜第5発振器1a〜1eは、図2に示すように発振制御部1gから入力される基準タイミング信号に基づいて同一の開始タイミング(時刻t1)で発信を開始し、かつ、同一の終了タイミング(時刻t2)で発信を終了する。すなわち、時間軸上における第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の最小周波数のタイミングは全て同一であり、また第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の最大周波数のタイミングは全て同一である。 Further, the first to fifth oscillators 1a to 1e start transmission at the same start timing (time t1) based on the reference timing signal input from the oscillation control unit 1g as shown in FIG. The transmission ends at the same end timing (time t2). That is, the timings of the minimum frequencies of the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 on the time axis are all the same, and the timings of the maximum frequencies of the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 are all the same. Is.

信号合成器1fは、このような第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5を加算することによって合成(多重化)する加算器であり、当該合成(多重化)によって得られる加振信号Kを加振機2に出力する。すなわち、本実施形態における加振信号Kは、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5を時間軸上の同一タイミングで合成(多重化)したものである。このような加振信号発生器1は、加振信号Kを加振機2に向けて出力する。 The signal synthesizer 1f is an adder that synthesizes (multiplexes) by adding such first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5, and the vibration signal K obtained by the synthesis (multiplexing). Is output to the vibrator 2. That is, the vibration signal K in the present embodiment is a combination (multiplexing) of the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 at the same timing on the time axis. Such a vibration signal generator 1 outputs the vibration signal K toward the vibration machine 2.

発振制御部1gは、上記基準タイミング信号を生成して第1〜第5発振器1a〜1eに出力すると共に、図3に示すように第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5に同期した第1〜第5同期パルス信号D1〜D5を生成して周波数応答解析装置4に出力する。 The oscillation control unit 1g generates the reference timing signal and outputs it to the first to fifth oscillators 1a to 1e, and at the same time, synchronizes with the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 as shown in FIG. The 1st to 5th synchronous pulse signals D1 to D5 are generated and output to the frequency response analysis device 4.

なお、この図3では、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5と第1〜第5同期パルス信号D1〜D5との同期関係が分かりやすいように、便宜的に第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5をスイープしていない単一周波数の正弦波として表している。第1〜第5同期パルス信号D1〜D5のうち、第1同期パルス信号D1は、図示するように立上り及び立下りが第1スイープ正弦波信号SW1のゼロクロス点に同期し、第2同期パルス信号D2は、立上り及び立下りが第2スイープ正弦波信号SW2のゼロクロス点に同期している。 In FIG. 3, for convenience, the first to fifth sweeps are made so that the synchronization relationship between the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 and the first to fifth synchronous pulse signals D1 to D5 can be easily understood. The sine wave signals SW1 to SW5 are represented as unswept single frequency sine waves. Of the first to fifth synchronous pulse signals D1 to D5, the first synchronous pulse signal D1 is a second synchronous pulse signal in which rising and falling are synchronized with the zero cross point of the first sweep sinusoidal signal SW1 as shown in the figure. In D2, the rising edge and the falling edge are synchronized with the zero cross point of the second sweep sinusoidal signal SW2.

また、第3同期パルス信号D3は、図3に示すように立上り及び立下りが第3スイープ正弦波信号SW3のゼロクロス点に同期し、第4同期パルス信号D4は、立上り及び立下りが第4スイープ正弦波信号SW4のゼロクロス点に同期し、第5同期パルス信号D5は、立上り及び立下りが第5スイープ正弦波信号SW5のゼロクロス点に同期している。 Further, as shown in FIG. 3, the rise and fall of the third synchronous pulse signal D3 is synchronized with the zero cross point of the third sweep sinusoidal signal SW3, and the rise and fall of the fourth synchronous pulse signal D4 is the fourth. The sweep sine wave signal SW4 is synchronized with the zero cross point, and the rising edge and the falling edge of the fifth synchronous pulse signal D5 are synchronized with the zero crossing point of the fifth sweep sine wave signal SW5.

操作部1hは、加振信号発生器1の各種設定値を手動設定するための操作パネルである。この操作部1hは、例えば上述した第1〜第5周波数帯域F1〜F5を手動設定する。すなわち、被試験体Xの試験作業者は、操作部1hを操作することによって第1〜第5周波数帯域F1〜F5つまり加振周波数帯域F0を加振信号発生器1に設定する。なお,以下の作業は自動で行ってもよい。 The operation unit 1h is an operation panel for manually setting various setting values of the vibration signal generator 1. The operation unit 1h manually sets, for example, the above-mentioned first to fifth frequency bands F1 to F5. That is, the test worker of the test object X sets the first to fifth frequency bands F1 to F5, that is, the vibration frequency band F0 in the vibration signal generator 1 by operating the operation unit 1h. The following work may be performed automatically.

続いて、加振機2は、加振信号発生器1から入力された加振信号Kを所定の加振媒体に変換して翼x2に照射する一種の信号変換器である。この加振機2は、加振信号Kの振幅変化つまり第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5における正弦波状の振幅変化に応じた強度変化の加振媒体を翼x2に作用させる非接触式加振機である。翼x2は、加振媒体の作用によって掃引加振されて振動する。なお、上記加振媒体は、例えば(超)音波である。 Subsequently, the vibrating machine 2 is a kind of signal converter that converts the vibrating signal K input from the vibrating signal generator 1 into a predetermined vibrating medium and irradiates the blade x2. The vibrating machine 2 is a non-contact type that acts on the blade x2 with a vibrating medium whose intensity changes according to the amplitude change of the vibrating signal K, that is, the sinusoidal amplitude change in the first to fifth sweep sinusoidal signals SW1 to SW5. It is a type shaker. The blade x2 is swept and vibrated by the action of the vibration medium and vibrates. The vibration medium is, for example, (ultra) sound wave.

振動センサ3は、上記加振機2による掃引加振に起因する翼x2の振動を検出することにより検出信号C(出力信号)を得る。この振動センサ3は、例えば、所定の検出媒体を翼x2に照射し、当該検出媒体の翼x2からの反射光を検出信号C(電気信号)に変換する非接触式振動センサである。このような振動センサ3は、翼x2の振動を示す検出信号Cを周波数応答解析装置4及びFFTアナライザ5に出力する。 The vibration sensor 3 obtains a detection signal C (output signal) by detecting the vibration of the blade x2 caused by the sweep excitation by the vibration exciter 2. The vibration sensor 3 is, for example, a non-contact vibration sensor that irradiates the blade x2 with a predetermined detection medium and converts the reflected light from the blade x2 of the detection medium into a detection signal C (electric signal). Such a vibration sensor 3 outputs a detection signal C indicating vibration of the blade x2 to the frequency response analysis device 4 and the FFT analyzer 5.

周波数応答解析装置4は、FRA(Frequency Response Analyzer)とも言われるものであり、振動センサ3から入力される検出信号Cと第1〜第5同期パルス信号D1〜D5とに基づいて加振機2による掃引加振に対する各翼x2の周波数応答特性を周知のFRA方式に基づいて解析する。この周波数応答解析装置4は、図1に示すように上記第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5に対応する5つの解析部つまり第1〜第5解析部4a〜4e、データ合成部4f及び出力部4gを備えている。 The frequency response analyzer 4 is also called an FRA (Frequency Response Analyzer), and is a vibrator 2 based on the detection signal C input from the vibration sensor 3 and the first to fifth synchronous pulse signals D1 to D5. The frequency response characteristics of each blade x2 to the sweep vibration by the above are analyzed based on the well-known FRA method. As shown in FIG. 1, the frequency response analysis device 4 has five analysis units corresponding to the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5, that is, first to fifth analysis units 4a to 4e, and data synthesis unit 4f. It also has an output unit of 4 g.

第1解析部4aは、第1スイープ正弦波信号SW1に対応するものであり、検出信号Cを第1同期パルス信号D1に同期して検波(同期検波)することにより検出信号Cに含まれる第1周波数帯域F1の振動成分を抽出する。すなわち、第1解析部4aは、加振機2によって加振信号Kに従って掃引加振された翼x2の周波数応答のうち、第1スイープ正弦波信号SW1の周波数帯域である第1周波数帯域F1の周波数応答特性(第1周波数応答特性)を演算する。この第1周波数応答特性には、翼x2の第1共振周波数が含まれる。 The first analysis unit 4a corresponds to the first sweep sine wave signal SW1 and is included in the detection signal C by detecting the detection signal C in synchronization with the first synchronous pulse signal D1 (synchronous detection). The vibration component of one frequency band F1 is extracted. That is, the first analysis unit 4a has the first frequency band F1 which is the frequency band of the first sweep sinusoidal signal SW1 among the frequency responses of the blade x2 swept and excited according to the vibration signal K by the shaker 2. The frequency response characteristic (first frequency response characteristic) is calculated. The first frequency response characteristic includes the first resonance frequency of the blade x2.

第2解析部4bは、第2スイープ正弦波信号SW2に対応するものであり、検出信号Cを第2同期パルス信号D2に同期して検波(同期検波)することにより検出信号Cに含まれる第2周波数帯域F2の振動成分を抽出する。すなわち、第2解析部4bは、加振信号Kに従って掃引加振された翼x2の周波数応答のうち、第2スイープ正弦波信号SW2の周波数帯域である第2周波数帯域F2の周波数応答特性(第2周波数応答特性)を演算する。この第2周波数応答特性には、翼x2の第2共振周波数が含まれる。 The second analysis unit 4b corresponds to the second sweep sine wave signal SW2, and is included in the detection signal C by detecting the detection signal C in synchronization with the second synchronous pulse signal D2 (synchronous detection). The vibration component of the two frequency band F2 is extracted. That is, the second analysis unit 4b has the frequency response characteristic (first) of the second frequency band F2, which is the frequency band of the second sweep sinusoidal signal SW2, among the frequency responses of the blade x2 swept and excited according to the vibration signal K. 2 Frequency response characteristics) is calculated. The second frequency response characteristic includes the second resonance frequency of the blade x2.

第3解析部4cは、第3スイープ正弦波信号SW3に対応するものであり、検出信号Cを第3同期パルス信号D3に同期して検波(同期検波)することにより検出信号Cに含まれる第3周波数帯域F3の振動成分を抽出する。すなわち、第3解析部4cは、加振信号Kに従って掃引加振された翼x2の周波数応答のうち、第3スイープ正弦波信号SW3の周波数帯域である第3周波数帯域F3の周波数応答特性(第3周波数応答特性)を演算する。この第3周波数応答特性には、翼x2の第3共振周波数が含まれる。 The third analysis unit 4c corresponds to the third sweep sine wave signal SW3, and is included in the detection signal C by detecting the detection signal C in synchronization with the third synchronous pulse signal D3 (synchronous detection). The vibration component of the three frequency band F3 is extracted. That is, the third analysis unit 4c has the frequency response characteristic (third) of the third frequency band F3, which is the frequency band of the third sweep sinusoidal signal SW3, among the frequency responses of the blade x2 swept and excited according to the vibration signal K. 3 Frequency response characteristics) is calculated. The third frequency response characteristic includes the third resonance frequency of the blade x2.

第4解析部4dは、第4スイープ正弦波信号SW4に対応するものであり、検出信号Cを第4同期パルス信号D4に同期して検波(同期検波)することにより検出信号Cに含まれる第4周波数帯域F4の振動成分を抽出する。すなわち、第4解析部4dは、加振信号Kに従って掃引加振された翼x2の周波数応答のうち、第4スイープ正弦波信号SW4の周波数帯域である第4周波数帯域F4の周波数応答特性(第4周波数応答特性)を演算する。この第4周波数応答特性には、翼x2の第4共振周波数が含まれる。 The fourth analysis unit 4d corresponds to the fourth sweep sine wave signal SW4, and is included in the detection signal C by detecting the detection signal C in synchronization with the fourth synchronous pulse signal D4 (synchronous detection). 4 The vibration component of the frequency band F4 is extracted. That is, the fourth analysis unit 4d has the frequency response characteristic of the fourth frequency band F4, which is the frequency band of the fourth sweep sinusoidal signal SW4, among the frequency responses of the blade x2 swept and excited according to the vibration signal K. 4 Frequency response characteristics) is calculated. The fourth frequency response characteristic includes the fourth resonance frequency of the blade x2.

第5解析部4eは、第5スイープ正弦波信号SW5に対応するものであり、検出信号Cを第5同期パルス信号D5に同期して検波(同期検波)することにより検出信号Cに含まれる第5周波数帯域F5の振動成分を抽出する。すなわち、第5解析部4eは、加振信号Kに従って掃引加振された翼x2の周波数応答のうち、第5スイープ正弦波信号SW5の周波数帯域である第5周波数帯域F5の周波数応答特性(第5周波数応答特性)を演算する。この第5周波数応答特性には、翼x2の第5共振周波数が含まれる。 The fifth analysis unit 4e corresponds to the fifth sweep sine wave signal SW5, and is included in the detection signal C by detecting the detection signal C in synchronization with the fifth synchronous pulse signal D5 (synchronous detection). The vibration component of the 5 frequency band F5 is extracted. That is, the fifth analysis unit 4e has the frequency response characteristic of the fifth frequency band F5, which is the frequency band of the fifth sweep sinusoidal signal SW5, among the frequency responses of the blade x2 swept and excited according to the vibration signal K. 5 Frequency response characteristics) is calculated. The fifth frequency response characteristic includes the fifth resonance frequency of the blade x2.

データ合成部4fは、周波数帯域が異なる上記第1〜第5周波数応答特性を周波数軸上で合成することにより、上述した加振周波数帯域F0つまり加振信号Kの周波数帯域に亘る翼x2の周波数応答特性を取得する。このデータ合成部4fは、加振周波数帯域F0に亘る総合周波数応答特性を計測結果として出力部4gに出力する。 The data synthesis unit 4f synthesizes the first to fifth frequency response characteristics having different frequency bands on the frequency axis, so that the frequency of the blade x2 over the vibration frequency band F0, that is, the frequency band of the vibration signal K described above. Get the response characteristics. The data synthesis unit 4f outputs the total frequency response characteristic over the vibration frequency band F0 to the output unit 4g as a measurement result.

出力部4gは、上記総合周波数応答特性を画像表示する表示部を少なくとも備える。この表示部は、計測結果上にカーソルを表示する機能を備えており、また当該カーソルを周波数軸上において自由に移動させる操作部を補足的に備えている。試験作業者は、カーソルを各振動モードの共振ピークに合わせることにより各振動モードの共振周波数を読み取ることができる。 The output unit 4g includes at least a display unit that displays the total frequency response characteristic as an image. This display unit has a function of displaying a cursor on the measurement result, and additionally has an operation unit for freely moving the cursor on the frequency axis. The test worker can read the resonance frequency of each vibration mode by moving the cursor to the resonance peak of each vibration mode.

FFTアナライザ5は、振動センサ3から入力される検出信号CにFFT(Fast Fourier Transform)処理を施することにより、翼x2の振動に含まれる周波数成分及び当該周波数成分の強度、つまり翼x2の振動の周波数特性(振動周波数特性)を取得する計測器である。このFFTアナライザ5は、上記振動周波数特性の出力形態として当該振動周波数特性を画面表示する。なお、このFFTアナライザ5は、翼x2の正式試験に先立って行われる仮試験において、各振動モードにおける翼x2の共振周波数の概要を把握するために用いられる。 The FFT analyzer 5 applies FFT (Fast Fourier Transform) processing to the detection signal C input from the vibration sensor 3, so that the frequency component included in the vibration of the blade x2 and the intensity of the frequency component, that is, the vibration of the blade x2. It is a measuring instrument that acquires the frequency characteristics (vibration frequency characteristics) of. The FFT analyzer 5 displays the vibration frequency characteristic on the screen as an output form of the vibration frequency characteristic. The FFT analyzer 5 is used to grasp the outline of the resonance frequency of the blade x2 in each vibration mode in the preliminary test conducted prior to the formal test of the blade x2.

次に、このような振動試験装置を用いた振動試験方法について、図4に沿って詳しく説明する。 Next, a vibration test method using such a vibration test device will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態に係る振動試験方法は、図4に示すように仮計測工程と本計測工程とを有する。仮計測工程は2つのステップS1、S2からなり、本計測工程は2つのステップS3、S4からなる。ステップS1では、上述した第1〜第5周波数帯域F1〜F5つまり加振周波数帯域F0を仮設定する。すなわち、被試験体Xの試験作業者は、操作部1hを操作することにより、過去の試験結果等に基づいて翼x2の各振動モードの共振周波数が含まれると推定される周波数範囲に、第1〜第5周波数帯域F1〜F5を仮設定する。 As shown in FIG. 4, the vibration test method according to the present embodiment includes a provisional measurement step and a main measurement step. The tentative measurement process consists of two steps S1 and S2, and the main measurement process consists of two steps S3 and S4. In step S1, the above-mentioned first to fifth frequency bands F1 to F5, that is, the vibration frequency band F0 is provisionally set. That is, the test worker of the test object X can operate the operation unit 1h to set the frequency range in which the resonance frequency of each vibration mode of the blade x2 is estimated to be included based on the past test results and the like. Temporarily set the 1st to 5th frequency bands F1 to F5.

そして、試験作業者は、このような第1〜第5周波数帯域F1〜F5の仮設定状態において操作部1hを操作することにより仮試験の開始を振動試験装置に指示する。この結果、発振制御部1gは、第1〜第5発振器1a〜1eを制御して第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5ブリスク(仮スイープ正弦波信号)を発生させる。そして、これら仮スイープ正弦波信号は、信号合成器1fで合成(多重化)されることにより、加振信号K(仮加振信号)となって加振機2に出力される。 Then, the test worker instructs the vibration test apparatus to start the provisional test by operating the operation unit 1h in such a provisional setting state of the first to fifth frequency bands F1 to F5. As a result, the oscillation control unit 1g controls the first to fifth oscillators 1a to 1e to generate the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 brisk (provisional sweep sine wave signal). Then, these temporary sweep sine wave signals are combined (multiplexed) by the signal synthesizer 1f to become a vibration signal K (temporary vibration signal) and output to the shaker 2.

そして、被試験体X(ブリスク)の翼x2は、上記仮加振信号に基づいて加振機2によって仮掃引加振され、当該仮掃引加振によって振動する。この仮掃引加振に基づく翼x2の振動は、振動センサ3によって検出信号C(仮検出信号)に変換されてFFTアナライザ5に取り込まれる。また、このような仮検出信号は、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5(仮スイープ正弦波信号)によって生成された加振信号K(仮加振信号)に基づくものであり、翼x2の振動モード(第1〜第5振動モード)に対応した周波数成分を含んでいる。 Then, the blade x2 of the test object X (blisk) is provisionally swept and vibrated by the vibrating machine 2 based on the provisional vibration signal, and vibrates by the provisional sweeping vibration. The vibration of the blade x2 based on this temporary sweep excitation is converted into a detection signal C (temporary detection signal) by the vibration sensor 3 and taken into the FFT analyzer 5. Further, such a temporary detection signal is based on the vibration signal K (temporary vibration signal) generated by the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 (temporary sweep sine wave signal). It contains frequency components corresponding to x2 vibration modes (first to fifth vibration modes).

FFTアナライザ5は、このような振動を示す検出信号CをFFT処理(周波数分析処理)することにより、翼x2の振動周波数特性を計測する(ステップS2)。試験作業者は、この振動周波数特性を確認することによって、翼x2の各振動モードの共振周波数の概要を把握する。 The FFT analyzer 5 measures the vibration frequency characteristics of the blade x2 by performing FFT processing (frequency analysis processing) on the detection signal C indicating such vibration (step S2). By confirming this vibration frequency characteristic, the test worker grasps the outline of the resonance frequency of each vibration mode of the blade x2.

ここで、FFTアナライザ5における振動周波数特性の計測では、仮設定された第1〜第5周波数帯域F1〜F5の周波数範囲で検出信号Cに含まれる各振動モードの共振周波数を確認するが、この周波数範囲においてより低次の共振周波数はより高次の共振周波数よりも計測値の計測精度が低下する。これはFFT処理の原理的に起因するものであり、FFTアナライザ5における周知の特性である。 Here, in the measurement of the vibration frequency characteristics in the FFT analyzer 5, the resonance frequency of each vibration mode included in the detection signal C is confirmed in the temporarily set frequency range of the first to fifth frequency bands F1 to F5. In the frequency range, the lower-order resonance frequency has a lower measurement accuracy of the measured value than the higher-order resonance frequency. This is due to the principle of FFT processing and is a well-known characteristic in the FFT analyzer 5.

そして、試験作業者は、このようなFFTアナライザ5の計測結果に対して、各振動モードの共振周波数、特により低次の共振周波数をさらに精度良く計測するために、加振周波数帯域F0つまり第1〜第5周波数帯域F1〜F5を仮設定値に対して微調整することにより正式設定する(ステップS3)。 Then, the test worker in order to more accurately measure the resonance frequency of each vibration mode, particularly the lower-order resonance frequency, with respect to the measurement result of the FFT analyzer 5, the vibration frequency band F0, that is, the first The 1st to 5th frequency bands F1 to F5 are officially set by finely adjusting the temporarily set value (step S3).

そして、試験作業者は、このような第1〜第5周波数帯域F1〜F5の正式設定状態において操作部1hを操作することにより本試験の開始を振動試験装置に指示する。この結果、発振制御部1gは、第1〜第5発振器1a〜1eを制御して本試験用の第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5(正式スイープ正弦波信号)を発生させる。そして、これら正式スイープ正弦波信号は、信号合成器1fで合成(多重化)されることにより、加振信号K(正式加振信号)となって加振機2に出力される。 Then, the test worker instructs the vibration test apparatus to start the main test by operating the operation unit 1h in such a formal setting state of the first to fifth frequency bands F1 to F5. As a result, the oscillation control unit 1g controls the first to fifth oscillators 1a to 1e to generate the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 (formal sweep sine wave signals) for this test. Then, these formal sweep sine wave signals are combined (multiplexed) by the signal synthesizer 1f to become a vibration signal K (formal vibration signal) and output to the shaker 2.

そして、被試験体X(ブリスク)の翼x2は、上記正式加振信号に基づいて加振機2によって本掃引加振され、当該本掃引加振によって振動する。この本掃引加振に基づく翼x2の振動は、振動センサ3によって検出信号C(正式検出信号)に変換されて周波数応答解析装置4に取り込まれる。また、このような正式検出信号は、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5(正式スイープ正弦波信号)が合成(多重化)されて生成された加振信号K(正式加振信号)に基づくものであり、翼x2の振動モード(第1〜第5振動モード)に対応した周波数成分を含んでいる。 Then, the blade x2 of the test object X (blisk) is subjected to the main sweep vibration by the shaker 2 based on the formal vibration signal, and vibrates by the main sweep vibration. The vibration of the blade x2 based on this sweep excitation is converted into a detection signal C (formal detection signal) by the vibration sensor 3 and taken into the frequency response analysis device 4. Further, such a formal detection signal is a vibration signal K (formal vibration signal) generated by synthesizing (multiplexing) the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 (formal sweep sine wave signal). It is based on the above, and contains a frequency component corresponding to the vibration mode (first to fifth vibration modes) of the blade x2.

周波数応答解析装置4は、このような振動を示す検出信号CをFFT処理(周波数分析処理)することにより、翼x2の振動周波数特性を計測する(ステップS4)。すなわち、時間信号である検出信号Cは、第1解析部4aで第1同期パルス信号D1を用いて同期検波されることにより、第1周波数帯域F1に対応する第1周波数応答特性に変換される。また、この検出信号Cは、第2解析部4bで第2同期パルス信号D2を用いて同期検波されることにより、第2周波数帯域F2に対応する第2周波数応答特性に変換される。 The frequency response analysis device 4 measures the vibration frequency characteristics of the blade x2 by performing FFT processing (frequency analysis processing) on the detection signal C indicating such vibration (step S4). That is, the detection signal C, which is a time signal, is synchronously detected by the first analysis unit 4a using the first synchronous pulse signal D1, and is converted into the first frequency response characteristic corresponding to the first frequency band F1. .. Further, this detection signal C is converted into a second frequency response characteristic corresponding to the second frequency band F2 by being synchronously detected by the second analysis unit 4b using the second synchronous pulse signal D2.

また、この検出信号Cは、第3解析部4cで第3同期パルス信号D3を用いて同期検波されることにより、第3周波数帯域F3に対応する第3周波数応答特性に変換される。また、この検出信号Cは、第4解析部4dで第4同期パルス信号D4を用いて同期検波されることにより、第4周波数帯域F4に対応する第4周波数応答特性に変換される。さらに、この検出信号Cは、第5解析部4eで第5同期パルス信号D5を用いて同期検波されることにより、第5周波数帯域F5に対応する第5周波数応答特性に変換される。 Further, the detection signal C is synchronously detected by the third analysis unit 4c using the third synchronous pulse signal D3, and is converted into a third frequency response characteristic corresponding to the third frequency band F3. Further, this detection signal C is converted into a fourth frequency response characteristic corresponding to the fourth frequency band F4 by being synchronously detected by the fourth analysis unit 4d using the fourth synchronous pulse signal D4. Further, the detection signal C is synchronously detected by the fifth analysis unit 4e using the fifth synchronous pulse signal D5, and is converted into a fifth frequency response characteristic corresponding to the fifth frequency band F5.

そして、このような第1〜第5周波数応答特性は、データ合成部4fにおいて周波数軸上で合成されることにより、加振周波数帯域F0に亘る総合周波数応答特性となる。そして、この総合周波数応答特性は、出力部4gにおいて画像表示にされる。すなわち、この総合周波数応答特性は、加振周波数帯域F0を示す横軸と信号強度を示す縦軸とからなり、各振動モードの共振周波数が信号強度ピークとして示されるものである。試験作業者は、このような総合周波数応答特性に基づいて翼x2の各振動モードの共振周波数を取得する。 Then, such first to fifth frequency response characteristics are combined on the frequency axis by the data synthesis unit 4f, so that the first to fifth frequency response characteristics become the total frequency response characteristics over the vibration frequency band F0. Then, this total frequency response characteristic is displayed as an image in the output unit 4g. That is, this total frequency response characteristic is composed of a horizontal axis indicating the vibration frequency band F0 and a vertical axis indicating the signal intensity, and the resonance frequency of each vibration mode is indicated as a signal intensity peak. The test worker acquires the resonance frequency of each vibration mode of the blade x2 based on such a total frequency response characteristic.

このようにして最初の翼x2に関する振動試験が完了するが、試験は被試験体X(ブリスク)に備えられた全ての翼x2について各振動モードの共振周波数を取得することによって終了する。したがって、複数の翼x2が設けられた被試験体X(ブリスク)について、全ての翼x2について本計測工程が完了したかが判断され(ステップS5)、この判断が「Yes」となった場合、つまり全ての翼x2について各振動モードの共振周波数を取得すると、被試験体X(ブリスク)の振動試験が終了する。 In this way, the vibration test for the first blade x2 is completed, but the test is completed by acquiring the resonance frequency of each vibration mode for all the blades x2 provided in the test object X (blisk). Therefore, for the test piece X (blisk) provided with a plurality of blades x2, it is determined whether or not this measurement step has been completed for all the blades x2 (step S5), and if this determination is "Yes", it is determined. That is, when the resonance frequency of each vibration mode is acquired for all the blades x2, the vibration test of the test object X (blisk) is completed.

このような本実施形態によれば、第1〜第5周波数帯域F1〜F5に関する振動試験を時系列的に順次行うのではなく、第1〜第5周波数帯域F1〜F5に関する振動試験を時系列的に並行して行うので、被試験体X(ブリスク)の各振動モードにおける共振周波数(振動特性)をより短時間で取得することが可能である。 According to this embodiment, the vibration tests for the first to fifth frequency bands F1 to F5 are not sequentially performed in chronological order, but the vibration tests for the first to fifth frequency bands F1 to F5 are performed in chronological order. Since it is performed in parallel, it is possible to acquire the resonance frequency (vibration characteristic) in each vibration mode of the test object X (brisk) in a shorter time.

また、本実施形態によれば、共振周波数が比較的近い関係にある複数の翼x2のうち、1つの翼x2に関する仮計測工程の後で複数の翼x2に関する本計測工程を行うので、これによっても被試験体X(ブリスク)の各振動モードにおける共振周波数(振動特性)をより短時間で取得することが可能である。 Further, according to the present embodiment, the main measurement step for the plurality of blades x2 is performed after the provisional measurement step for one blade x2 among the plurality of blades x2 having a relatively close resonance frequency. It is also possible to acquire the resonance frequency (vibration characteristic) in each vibration mode of the test object X (brisk) in a shorter time.

ここで、FFTアナライザ5を用いた仮計測工程では、上述したようにより高次の共振モードにおける共振周波数については計測精度が確保できるので、1つの翼x2については高次の共振モードに関する本計測工程を割愛することが可能である。 Here, in the provisional measurement step using the FFT analyzer 5, the measurement accuracy can be ensured for the resonance frequency in the higher-order resonance mode as described above, so that the main measurement step for one blade x2 is related to the higher-order resonance mode. It is possible to omit.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、加振信号Kは図2に示したように連続した周波数の第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5を用いるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、第1〜第5周波数帯域F1〜F5は周波数として不連続であってもよい。例えば、第1〜第5周波数帯域F1〜F5との間に所定の周波数範囲に亘る不連続区間が設定されていてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the vibration signal K uses the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 having continuous frequencies as shown in FIG. 2, but the present invention is not limited thereto. That is, the first to fifth frequency bands F1 to F5 may be discontinuous as frequencies. For example, a discontinuous section over a predetermined frequency range may be set between the first to fifth frequency bands F1 to F5.

(2)上記実施形態では、図2に示したように第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の開始タイミング(時刻t1)を同一タイミングとし、また第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の終了タイミング(時刻t2)を同一タイミングとしたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の全体が時間軸上で重なっている必要はな。例えば、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の開始タイミング(時刻t1)は同一タイミングであるが、終了タイミングは異なるタイミングであってもよい。 (2) In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the start timings (time t1) of the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 are set to the same timing, and the first to fifth sweep sine wave signals SW1 are set to the same timing. The end timing (time t2) of ~ SW5 is set to the same timing, but the present invention is not limited to this. That is, it is not necessary that the entire first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 overlap on the time axis. For example, the start timings (time t1) of the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 may be the same, but the end timings may be different.

(3)上記実施形態では、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5を多重化した加振信号Kを用いるので、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5が信号として歪んだ場合あるいは加振媒体が加振信号Kに対して歪んだ場合に、翼x2には、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5に基づく加振媒体に加えて、歪周波数成分である第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の高調波に基づく加振媒体が作用することになる。 (3) In the above embodiment, since the excitation signal K obtained by multiplexing the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 is used, when the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 are distorted as a signal. Alternatively, when the vibration medium is distorted with respect to the vibration signal K, the blade x2 has a first distortion frequency component in addition to the vibration medium based on the first to fifth sweep sinusoidal signals SW1 to SW5. A vibration medium based on the harmonics of the fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 acts.

このような場合に検出信号Cは、本来の第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5による掃引加振に基づく振動成分の他に上記高調波による加振に基づく振動成分が含まれることになる。例えば第1スイープ正弦波信号SW1が歪むことによって第2スイープ正弦波信号SW2の第2周波数帯域F2に含まれる周波数の高調波が発生した場合、この高調波に基づく振動成分が第2解析部4bが出力する第2周波数応答特性(第2周波数帯域F2に対応する周波数応答特性)に外乱として作用する。 In such a case, the detection signal C includes a vibration component based on the vibration by the harmonics in addition to the vibration component based on the sweep vibration by the original first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5. Become. For example, when the first sweep sine wave signal SW1 is distorted and a harmonic of a frequency included in the second frequency band F2 of the second sweep sine wave signal SW2 is generated, the vibration component based on this harmonic is the second analysis unit 4b. Acts as a disturbance on the second frequency response characteristic (frequency response characteristic corresponding to the second frequency band F2) output by.

そして、この外乱によって2次の振動モードの共振周波数の計測精度が低下する恐れがある。このような高調波に起因する計測精度の低下を回避あるいは抑制するためには、第1〜第5スイープ正弦波信号SW1〜SW5の正弦波に対する歪及び加振媒体の加振信号Kに対する歪を極力抑制する必要がある。また、高調波の周波数が可能な限り第1〜第5周波数帯域F1〜F5に含まれないように第1〜第5周波数帯域F1〜F5を設定する必要がある。 Then, due to this disturbance, the measurement accuracy of the resonance frequency of the second-order vibration mode may decrease. In order to avoid or suppress the deterioration of measurement accuracy due to such harmonics, distortion of the first to fifth sweep sine wave signals SW1 to SW5 with respect to the sine wave and distortion of the vibration medium with respect to the vibration signal K are applied. It is necessary to suppress it as much as possible. Further, it is necessary to set the first to fifth frequency bands F1 to F5 so that the frequencies of the harmonics are not included in the first to fifth frequency bands F1 to F5 as much as possible.

(4)上記実施形態では、1次〜5次の振動モードの共振周波数を測定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明で計測する振動モードの次数は5次に限定されず、例えば、1次及び2次の振動モードのみを計測してもよい。 (4) In the above embodiment, the case of measuring the resonance frequency of the first-order to fifth-order vibration modes has been described, but the present invention is not limited thereto. That is, the order of the vibration mode measured in the present invention is not limited to the fifth order, and for example, only the primary and secondary vibration modes may be measured.

(5)上記実施形態では、仮計測工程を設けたが、本発明はこれに限定されない。本計測工程のみによって各振動モードの共振周波数を計測してもよい。また、計測しようとする振動特性は、共振周波数に限定されない。共振周波数に加えて、あるいは共振周波数に代えて減衰比あるいは/及び振動モードを計測してもよい。 (5) In the above embodiment, a provisional measurement step is provided, but the present invention is not limited to this. The resonance frequency of each vibration mode may be measured only by this measurement step. Further, the vibration characteristics to be measured are not limited to the resonance frequency. Attenuation ratios and / and vibration modes may be measured in addition to or in place of the resonant frequency.

X 被試験体
1 加振信号発生器
1a 第1発振器
1b 第2発振器
1c 第3発振器
1d 第4発振器
1e 第5発振器
1f 信号合成器
1g 発振制御部
1h 操作部
2 加振機
3 振動センサ
4 周波数応答解析装置
4a 第1解析部
4b 第2解析部
4c 第3解析部
4d 第4解析部
4e 第5解析部
4f データ合成部
4g 出力部
5 FFTアナライザ
X Test subject 1 Vibration signal generator 1a 1st oscillator 1b 2nd oscillator 1c 3rd oscillator 1d 4th oscillator 1e 5th oscillator 1f Signal synthesizer 1g Oscillation control unit 1h Operation unit 2 Vibration sensor 4 Frequency Response analyzer 4a 1st analysis unit 4b 2nd analysis unit 4c 3rd analysis unit 4d 4th analysis unit 4e 5th analysis unit 4f Data synthesis unit 4g Output unit 5 FFT oscillator

Claims (5)

FRA(Frequency Response Analyzer)方式に基づいて被試験体を掃引加振することにより当該被試験体の振動特性を取得する振動試験装置であって、
複数の周波数範囲のスイープ正弦波信号を重畳させた加振信号を生成する加振信号発生器と、
前記加振信号に基づいて前記被試験体を掃引加振する加振機と、
前記被試験体の振動を検出する振動センサと、
前記スイープ正弦波信号に対応する複数の解析部を備え、前記振動センサの出力信号を前記スイープ正弦波信号に同期させて前記被試験体の周波数応答を解析する周波数応答解析装置と
を備えることを特徴とする振動試験装置。
It is a vibration test device that acquires the vibration characteristics of the test object by sweeping and vibrating the test object based on the FRA (Frequency Response Analyzer) method.
A vibration signal generator that generates a vibration signal by superimposing a sweep sine wave signal in multiple frequency ranges,
A vibrating machine that sweeps and vibrates the test piece based on the vibrating signal,
A vibration sensor that detects the vibration of the subject and
It is provided with a plurality of analysis units corresponding to the sweep sine wave signal, and a frequency response analysis device for analyzing the frequency response of the test object by synchronizing the output signal of the vibration sensor with the sweep sine wave signal. A characteristic vibration test device.
前記周波数応答解析装置は、前記解析部が出力する周波数応答特性を周波数軸上で合成して出力することを特徴とする請求項1に記載の振動試験装置。 The vibration test device according to claim 1, wherein the frequency response analysis device synthesizes and outputs the frequency response characteristics output by the analysis unit on the frequency axis. 前記振動センサの出力信号を周波数分析するFFT(Fast Fourier Transform)アナライザをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の振動試験装置。 The vibration test apparatus according to claim 1 or 2, further comprising an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer that frequency-analyzes an output signal of the vibration sensor. 前記被試験体は、ディスクに複数の翼が一体化されたブリスクとして形成されたガスタービンのロータであり、
前記加振機は、前記ロータに設けられた翼を加振することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の振動試験装置。
The test piece is a rotor of a gas turbine formed as a blisk in which a plurality of blades are integrated on a disk.
The vibration test apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibrating machine vibrates a blade provided on the rotor.
FRA(Frequency Response Analyzer)方式に基づいて被試験体を掃引加振することにより当該被試験体の振動特性を取得する振動試験方法であって、
周波数範囲が仮設定された複数の仮スイープ正弦波信号を重畳させた仮加振信号で前記被試験体を仮掃引加振し、当該仮掃引加振に基づいて前記被試験体から得られる仮検出信号に基づいて各振動モードの共振周波数の概要を取得する仮計測工程と、
前記共振周波数の概要に基づいて前記周波数範囲が正式設定された正式スイープ正弦波信号を重畳させた正式加振信号で前記被試験体を掃引加振し、当該本掃引加振に基づいて前記被試験体から得られる正式検出信号に基づいて前記各振動モードの前記共振周波数を取得する本計測工程と
を有することを特徴とする振動試験方法。
It is a vibration test method for acquiring the vibration characteristics of the test object by sweeping and vibrating the test object based on the FRA (Frequency Response Analyzer) method.
The test piece is provisionally sweep-vibrated with a temporary vibration signal superposed with a plurality of temporary sweep sine wave signals whose frequency range is temporarily set, and the test piece obtained from the test object based on the temporary sweep vibration. A tentative measurement process to obtain an overview of the resonance frequency of each vibration mode based on the detected signal,
The subject is swept and vibrated with a formal vibration signal superposed with a formal sweep sine wave signal whose frequency range is officially set based on the outline of the resonance frequency, and the subject is subjected to the sweep vibration based on the main sweep vibration. A vibration test method comprising the present measurement step of acquiring the resonance frequency of each vibration mode based on a formal detection signal obtained from a test body.
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