Что такое случайная вибрация?

Случайная вибрация - это любая вибрация, которая не следует шаблону. Он присутствует в некоторой степени в широком спектре механических и электрических систем. Хотя случайная вибрация не может быть предсказана точно, статистика может генерировать полезную информацию для вибрационной среды. Автомобили на шоссе и запуск ракет - две ситуации, которые могут столкнуться с интенсивной случайной вибрацией. Инженеры используют статистические данные для моделирования этой вибрации в лаборатории.

Определенные вероятности случайного поведения вибрации часто могут быть предсказаны. Например, если автомобиль на шоссе случайно вибрирует в вертикальном направлении, его будущие положения над землей не могут быть точно известны. Вероятность того, что автомобиль окажется выше определенной высоты, однако, может быть предсказана. Это возможно, потому что случайное поведение следует за нормальным распределением или «кривой колокола». Поведение такой системы может быть проанализировано с помощью инструментов статистики.

Статистический анализ может дать информацию, такую ​​как среднее значение многих измерений. В примере с автомобилем средняя высота от земли может составлять примерно 1 фут (30,5 см). В достаточно большой выборке измерений статистика также может давать стандартные отклонения. Одно стандартное отклонение - это расстояние от среднего значения, которое содержит 68,2% всех точек данных. При испытании на вибрацию автомобиля 68,2% измерений высоты могут быть в пределах 1 дюйма (2,54 см) от средней высоты.

Когда стандартное отклонение данных испытаний рассчитано, инженеры могут использовать его для проектирования изделий. Условия случайной вибрации на многих различных автомагистралях схожи, поэтому статистические данные достаточно надежны. Инженеры используют эти данные для воспроизведения вибрационных условий в лаборатории, где легче проводить испытания для различных конструкций изделий.

Другая ситуация, которая испытывает случайную вибрацию, - запуск ракеты. Ракетные полезные нагрузки чувствуют первоначальный всплеск вибрации, когда двигатель зажигается. Спустя несколько секунд, вибрации в основном из-за горения двигателя. После того, как ракета превосходит скорость звука, вибрация происходит в основном от ударных волн и аэродинамического воздействия на автомобиль. Позже, небольшая вибрация может возникнуть из-за небольших двигателей, которые корректируют ориентацию ракеты.

Как и в случае с автомобилем, ракеты и их полезные нагрузки должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать случайную вибрацию. Инженеры должны знать статистические данные вибрации, чтобы они могли воспроизвести эти условия в лаборатории. Было бы нецелесообразно запускать испытательную ракету каждый раз, когда необходимо испытать новую конструкцию полезной нагрузки. Скорее инженеры ставят датчики на запускаемые ракеты, а затем используют эти данные позже.