若干实验模态分析相关的时域振动测量知识

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实验模态分析的一般过程

两种主要测量系统

1、激振器试验

2、冲击试验

   

时间历程测量总框图

几个关键的问题

1、激振点的选择问题

• 以能有效激起各阶模态为原则；
• 应避免将激振点选在结构模态的节点（节线）处；
• 应选在适当远离结构低阶模态反节点（反节线）的地方；
• 需要通过一定方法确定合理的激振点。一般来说有两条途径：
  
  

(1) 根据经验确定。比如，如果结构有自由端，激振点宜选在自由端附近。如果结构对称，不宜选在结构对称面上；

(2) 根据试验确定。在通过经验初步确定的基础上，可选定几个激振点进行激励试验，测量若干个频响函数，观察由哪个激振点激励所得到的频响函数不丢失重要模态，则此点为最佳激振点。

• 尚需考虑激振器的安装是否方便。
  
  

2、传感器与电荷放大器之间电缆线的连接

• 尽量避免电缆线与试验结构之间的相对运动；
• 应避免电缆线打弯、打扣或严重拧转等现象的出现；
• 电缆线离开试验结构的部位应尽量选择振动小的部位；
• 另外留在地面上的电缆线，应绝对避免脚踩或重压。
  
  

3、测量系统的有效工作频率范围

• 需考虑压电式加速度计和电荷放大器的频率范围；
• 不仅考虑幅值测试精度，也要考虑相位测试精度，宜选在相位截止频率为有效工作频率范围。
  
  

4、噪声干扰的抑制方法

在模态实验中，抑制噪声影响的途径有两类：

(1) 在测试系统中采用合理的减噪措施；

(2) 在分析过程（动态测试后处理）中采用平均技术。

这里先介绍在测试系统中采用的一些措施。

• 使用稳压电源；
• 良好接地。单点接地或浮动输出；
• 传感器与被测结构绝缘；
• 电源线与信号线均采用屏蔽线，且避免电源线和信号线并行；
  
  

5、传感器的优化配置

传统模态实验中，传感器凭经验配置，一般地，以能获得所需振型而均匀配置足够多的传感器，并考虑结构测点选择和处理的方便。近十年来，人们提出若干优化配置理论，主要有：

(1) 基于动能原理，在动能较大坐标配置传感器；

(2) 振型独立原理，即选择测点坐标振型矢量最大程度互不相关；

(3) 振型缩聚原理，如去除有限元模型中刚度/质量比较大坐标进行模型缩聚，以最大限度保留低频振型信息；

(4) 频率响应函数（FRF）向量线性独立原理，不仅可以消除传感器余度，而且可以得到条件数较好的FRF矩阵，等等。同时，还提出了传感器优化配置的判定准则，以对各种优化配置方法进行评定和比较。

来源：百度文库《模态测试系统及测试技术》，Peteryuhu分享

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