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振动平台振动能量的传播过程

      测试振动平台信号的小波分析水下爆炸产生的冲击波直接作用于平台上引起平台振动,经过平台结构传播到甲板上,甲板的振动又引起缓冲装置的振动并通过缓冲装置传给测试设备,整个振动的传播是一个复杂的过程。各典型测点起始时间、峰值时间及峰值如表1所示。
      从表中可以看出振动的传播路径,A1、A2、A3、A4 依次达到峰值,从 A3 到 A4 由于钢丝弹簧的缓冲作用而减缓振动的传播,缓冲器吸取大量冲击能量,使加速度峰值迅速降低,起到保护设备的目的。测点编号小波分析方法可以准确分析振动能量的传播过程及衰减情况。
      振动平台加速度测量中采样频率为100 kHz,由采样定理可知分析频率为50 kHz,对4个典型测点的数据分别进行小波分解,分解采用db8小波基,分解层数为10层,由公式6可知共分解为11个频带。测点A1 的分解结果见图 5,从分解结果能够看出g(4)和g(3)幅值较高,能量比较集中,冲击波激起的结构振动主要集中在高频段。
振动平台
      气泡脉动由于频率较低,因而激起的结构振动在高频段幅值很小,随着频率的降低气泡脉动响应越来越明显。要深入了解能量在结构中的传播和衰减过程还需对分解结果进行进一步分析处理,按照公式8求取各频带能量,并以A1为能量基准值分别计算四个典型测点的能量百分比。
      可以看出振动平台初始振动能量比较集中,主要集中在频带8和9,即3 125 Hz~12 500 Hz的高频带,占到总能量的64 %,随着振动的传播能量开始分散,测点A2虽然仍以频带8能量高,但已经不足总能量的25 %,而且在频带8两侧几乎呈对称分布,测点A 3能量进一步衰减,各频带能量继续降低,分布情况与A 2相似,但低频振动能量有所加强,测点A 4 能量迅速降低,而且开始迅速向低频段扩散,这是由于钢丝弹簧的阻尼较大,吸取了绝大部分能量,而且由于弹簧的低频特性使得高频振动迅速衰减,低频震动有所加强。
   小波分析方法适合突变快,持时短的冲击响应信号的分析处理,这种分析方法可有效用于浮动冲击平台水下爆炸冲击响应特性分析;水下爆炸激起的浮动冲击平台结构振动具有振动频率高,能量高度集中的特点,但是随着振动在结构中的传播振动频带变宽,能量逐渐分散;钢丝弹簧缓冲装置能够吸取绝大部分高频振动能量,起到保护设备免受高频振动冲击、保护设备安全的作用。

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