Pomiary drgań mechanicznych - teoria i praktyka

Czy kiedykolwiek zastanawialiście się, jak ważne są pomiary drgań mechanicznych w codziennym życiu? Drgania mają ogromny wpływ na funkcjonowanie maszyn, budynków, a nawet samochodów. Poprzez analizę drgań można wykryć różne problemy oraz zapobiec awariom i uszkodzeniom. W niniejszym artykule przyjrzymy się teorii oraz praktyce pomiarów drgań mechanicznych, aby lepiej zrozumieć ich znaczenie i zastosowanie.

Podstawy teorii drgań

Drgania mechaniczne to wahania obiektu wokół jego równowagi statycznej, które można opisać za pomocą matematycznych wzorów i modeli. W rzeczywistości każdy element konstrukcji, niezależnie od jego rozmiarów i kształtu, może ulegać drganiom. Istnieje wiele rodzajów drgań, a ich klasyfikacja zależy od charakterystyki ruchu, sił działających na obiekt oraz sposobu tłumienia drgań. Najważniejszymi parametrami drgań są: 

• amplituda (maksymalne wychylenie obiektu), 

• częstotliwość (liczba cykli drgań na jednostkę czasu),

• przyspieszenie (zmiana prędkości wychylenia obiektu na jednostkę czasu). 

Metody pomiaru drgań

Pomiary drgań mechanicznych mają na celu określenie wartości parametrów drgań oraz analizę ich wpływu na różne obiekty i konstrukcje. Istnieje wiele metod pomiarowych, które można podzielić na bezkontaktowe i kontaktowe. Wśród metod kontaktowych najpopularniejszą jest stosowanie akcelerometrów, które mierzą przyspieszenie drgań w zależności od czasu. Inne metody kontaktowe obejmują pomiar sił reakcji podłoża, pomiar odkształceń materiałów czy pomiar prędkości przemieszczeń.

Metody bezkontaktowego pomiary drgań mechanicznych opierają się na analizie obrazów pozyskanych za pomocą kamer wideo, zdjęć termowizyjnych lub innych systemów wizyjnych. Wykorzystuje się je głównie do pomiarów drgań niskiej amplitudy oraz analizy dynamiki skomplikowanych obiektów, takich jak mosty, wieżowce czy turbiny wiatrowe.

Zastosowanie pomiarów drgań w praktyce

Pomiary drgań mechanicznych, których przeprowadzaniem w Warszawie zajmuje się laboratorium badań środowiskowych ZBŚ, znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach życia. Dzięki nim można ocenić stan techniczny maszyn, monitorować procesy produkcyjne, przeprowadzać diagnostykę budynków oraz analizować dynamikę ruchu pojazdów. W przemyśle pomiary drgań wykorzystuje się do kontroli jakości produktów, oceny efektywności energetycznej urządzeń czy wykrywania uszkodzeń mechanicznych. W sektorze budowlanym pomiar drgań pozwala na monitorowanie pracy maszyn budowlanych, ocenę stabilności fundamentów oraz analizę wpływu drgań na konstrukcje.