什么是随机振动?(random vibration?)

随机振动是任何不遵循模式的振动。在某种程度上,它存在于各种各样的机械和电气系统中。虽然随机振动无法准确预测,但统计学可以为振动环境生成有用的信息。高速公路上的汽车和火箭发射是两种可能面临强烈随机振动的情况。工程师们利用统计数据在实验室里模拟这种振动。...
There is random vibration during a rocket launch.

随机振动是任何不遵循模式的振动。在某种程度上,它存在于各种各样的机械和电气系统中。虽然随机振动无法准确预测,但统计学可以为振动环境生成有用的信息。高速公路上的汽车和火箭发射是两种可能面临强烈随机振动的情况。工程师们利用统计数据在实验室里模拟这种振动。

随机振动行为的某些概率通常是可以预测的。例如,如果一辆汽车在高速公路上沿垂直方向随机振动,它未来在地面上的位置就无法准确知道。然而,汽车高于一定高度的可能性是可以预测的。这是可能的,因为随机行为遵循正态分布或“钟形曲线”这样一个系统的行为可以用统计学的工具来分析。

统计分析可以提供许多测量值的平均值等信息。在汽车示例中,离地的平均高度可能约为1英尺(30.5厘米)。在足够大的测量样本中,统计学也可以给出标准差。一个标准偏差是与包含68.2%所有数据点的平均值之间的距离。对于汽车振动测试,68.2%的高度测量值可能在平均高度的1英寸(2.54厘米)范围内。

当计算出测试数据的标准偏差后,工程师就可以用它来设计产品。许多不同公路上的随机振动条件相似,因此统计数据相当可靠。工程师们利用这些数据在实验室里复制振动条件,在实验室里更容易对不同的产品设计进行测试。

另一种经历随机振动的情况是火箭发射。当发动机点火时,火箭有效载荷会感觉到振动的初始峰值。几秒钟后,振动主要来自电机燃烧。火箭超过音速后,振动主要来自冲击波和飞行器的空气动力学效应。后来,较小的推进器会导致一些振动,从而纠正火箭的方向。

和汽车一样,火箭及其有效载荷的设计必须能经受住随机振动。工程师需要知道振动的统计数据,这样他们才能在实验室重现这些条件。每次需要测试新的有效载荷设计时,发射测试火箭是不切实际的。相反,工程师们在发射的火箭上安装传感器,然后在以后使用这些数据。

  • 发表于 2022-02-10 08:33
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  • 分类:科学

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