Vibratsioonid

Vibratsioonid tähistavad keha või süsteemi perioodilist liikumist tema tasakaalupunkti ümber. Need võivad olla mehaanilised, elektrilised või akustilised ning ilmnevad nii looduses kui tehnikas. Vibratsioonid võivad olla vabad või juhitavad ning nende peamised tunnused on sagedus (f, Hz), amplituud (A) ja faas (φ). Sagedus kirjeldab korduste tihedust, amplituud suurust ja faas liikumise ajastust.

Vabavibratsioon tekib, kui süsteem liigub omas jõust; juhitav vibratsioon tekib, kui väline jõud tekitab või sunnib liikumist. Damping ehk energiakaotus viib amplituudi aja jooksul kahanemiseni; tugev damping lõpetab liikumise kiiresti, nõrk damping võib lubada pikaajalist vibratsiooni ja suurendada resonantsi riski, kui süsteemi loomulik sagedus kohtub välise jõu sagedusega.

Matemaatiliselt kirjeldatakse lihtsaimat mudelit ühe telje võnkumisega kui x(t) = A cos(ωt + φ), kus A on amplituud ja ω = 2πf on nurkfrekventsus. Dampinguga süsteemides on taastuvfunktsioon sageli x(t) = A e^{-δt} cos(ω_d t + φ), kus δ on kadumise koefitsient ja ω_d on niiske lähedane aluslik sagedus. Väline jõud tekitab juhitavat vastust ning võib viia resonantsini, kui selle sagedus läheneb loomulikule sagedusele.

Vibratsioonide mõõtmine kasutab kiirendus- või liikumisandureid ning andmeid töödeldakse sagedusanalüüsiga, näiteks Fourier’i teisendiga või spektrogrammidega. Rakendused hõlmavad masinahalduse ennetavat hooldust, ehitus- ja tööstusstruktuuride diagnostikat, helisüsteeme ning akustika ja teadusliku uurimise valdkondi.