模态分析中的几种激振方式

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　　由于线性简谐振动系统的频响函数与传递函数是等同的，它反映了振动系统的固有动态特性，与激振和响应的大小无关，无论激振力和响应是简谐的、复杂周期性的、瞬态的或者是随机的，所求得的传递函数都应该是一样的。因此，传递函数通过实验方法获得所采用的测量方法很多，按照不同的激振方法可分为稳态正弦激振法、瞬态激振法和随机激振法等。

　　稳态正弦激振法

　　图1 稳态正弦激振法

　　稳态正弦激振法是一种传统的测试方法。测试时，给机械振动系统或结构施以一定的稳态正弦激振力，激振力的频率精确可调，在激振力的作用下，系统产生振动，然后精确地测量不同频率下的激振力的大小和相位及各测点响应的大小和相位。测试方法及系统框图如图1所示，测量信号用磁带记录仪记录下来，然后用分析仪器进行分析。稳态正弦激振可分为单点激振和多点激振两种方法。单点激振所用的设备少，测试方便，但难于得到好的响应曲线;多点激振所用的设备多，测试时要调节各点的激振力，使其按一定的规律变化，因而测试工作比较困难，但得到的响应曲线好。

　　稳态正弦激振法的特点是：激振力频率和幅值可以精确调节，测试精度高，但测试费时间，需要从低频到高频逐步进行扫描测试，所需的设备多。

　　瞬态激振法

　　瞬态激振法是一种比较方便的激振方法，常用的激振法有两种快速正弦扫描激振法和脉冲锤击激振法。

　　1、快速正弦扫描激振法

　　快速正弦扫描激振法的测试仪器与稳态正弦激振法基本相同，不同之处是，快速正弦扫描激振法要求信号发生器能在整个测试频率区间内作快速扫描，扫描时间约为几秒或十几秒，目的是希望得到一个近似的平直谱，如图2所示。平直谱的激发力在整个扫描频率范围内基本相，扫描函数为：

　　式中，T为扫描周期;F为激振力振幅;a,b为频率系数

　　图2 快速正弦扫描的力与力谱

　　2、脉冲锤击激振法

　　图3 脉冲锤击法

　　图4 脉冲函数及频谱

　　用脉冲锤(力锤)对试件进行敲击，产生一宽频带的激励，它能在很宽频率范围内激励出各种模态。脉冲力函数及频谱如图4所示，测试方法及框图如图3所示。采用脉冲锤击法时，为了消除噪声干扰，必须采用多次平均。

　　随机激振法

　　随机激振法目前常用的有三种：纯随机激振法、伪随机激振法和周期随机激振法。

　　     · 纯随机激振法。在整个时间历程内所有激振信号都是随机的，如白噪声，其特点是功率谱是平直谱，没有周期性。通常是将白噪声发生器产生的信号记录在磁带上，通过功率放大器输出给激振器进行激振。

　　     · 伪随机激振法。在一个周期内激振信号是随机的，但各个周期的激振信号是一样的。


　　     · 周期随机激振法。它主要由变化的伪随机激振信号组成，当激振进行到某几个周期后，又出现一个新的伪随机激振信号，它综合了纯随机信号和伪随机信号的优点.做到了既是周期信号，统计特性又是随时间变化的。

　　来源：摘录自《振动测试技术》
　　作者：孙利民