《模态分析与综合技术》05信号测量分析与处理-01信号测量解读.ppt

第7章 模态测试技术 7.1 引言 模态测量方法可分为两类，第一类是仅测量响应，这种方法存在以下缺陷：无法判断一个大的响应是由大的激振力还是共振引起。 第二类是同时测量输入与输出。 有两种方法供选择，其一就是SIMO，对结构某点激励，测得所有点响应。 其二就是MIMO，对结构某些点激励，测得所有点响应。 第7章 模态测试技术 7.1 引言 对于一个确定的实验对象，一般的振动测试系统由以下三部分组成： ?激振部分-输入 ?拾振部分-一次仪表 ?显示、分析部分-二次仪表 如果进行模态实验分析，上述三部分可更详细地叙述如下： 第7章 信号测量 7.1 引言 ?将实验结构以适当方式支撑起来 ?选择适当方式激励实验结构，通过拾振系统测量激励和响应的时间历程 ?将记录到的激励和响应时间历程信号送入A/D，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号 ?把上述时域数字信号进行FFT转换，转换到频域 ?模态参数识别 第7章 信号测量 7.2 试验结构的支撑方式 试验结构分为原型和模型两种。采用试验模型时，需要根据相似理论制作模型，不仅考虑几何相似，还要考虑动力相似。 无论原型或模型，试验结构的边界条件都是要考虑的重要因素，不同的边界条件的结构特性可能完全不同。如自由梁、悬臂梁、简支梁。必须要正确模拟被测结构的边界条件。 从力学意义上考虑，边界条件可分为几何边界条件（位移）、力边界条件、运动边界条件等。 第7章 信号测量 7.2 试验结构的支撑方式 在模态试验中对系统固有特性影响最大的是几何边界条件。试验结构通常的支撑根据几何边界条件划分为：自由支撑、固定支撑、原装支撑。 若被测结构是完整的，则模态试验中的边界条件也应是完整的，即应符合实际工作状态。如果采用模态综合法将被测结构分为子结构来进行模态试验，则边界条件应以模态综合法的要求确定。 下面介绍常见的支撑： 第7章 信号测量 7.2 试验结构的支撑方式 1 自由支撑 有些振动结构的工作状态为自由状态（自由体），如飞机、火箭等。这类结构在做整体模型试验时，要求具有自由边界条件。 其实，很难完成完全自由的约束状态（太空零重力环境和飞行器俯冲失重）。只能说近似自由（某些自由度的自由）。经常采用的方式有橡皮绳悬挂、弹簧悬挂、气垫支撑、弹簧支撑（空气、螺旋）等。 由于悬挂或支撑的刚度较小，故对结构的弹性模态影响不大。 第7章 信号测量 7.2 试验结构的支撑方式 1 自由支撑 如果能将自由支撑点选在结构上所关心模态的节点附近，并使支撑体系与该模态主振动方向正交，则自由支撑对该阶模态的影响将降低到最低，可达到最理想的效果。 有些边界条件非完全自由而受弱约束的结构也可以采用自由支撑。如轮船等。 第7章 信号测量 7.2 试验结构的支撑方式 2 固定支撑 固定支撑（刚性支撑）用于结构承受刚性约束的情形，如高层建筑、大坝、刚性基础的机械结构等。 固定支撑要求支撑具有较大的刚度和质量，才能减少对结构高阶模态的影响。一般以实测支撑系统的最低固有频率大于所关心的结构最高固有频率的3倍为参考标准。 A B 第7章 信号测量 7.2 试验结构的支撑方式 3 原装支撑 原装支撑是广泛应用的一种支撑方式。前面介绍的自由支撑和固定支撑是原装支撑的特殊情况。 对于完整结构来说，原装支撑是最优边界模拟。现场模态实验和实验室模态实验。 大多数模态实验是在静态（被测结构处于静态）下进行的。有些结构在静、动态下的特性相差较大。如具有滑动轴承的转子等，欲获结构在动态下的固有特性，应在运行状态下进行模态试验。 第7章 信号测量 7.3 激励方式 1 单点激励 单点激励是最简单、最常用的激励方式。所谓单点激励，是指对测试结构一次只激励一个点的一个方向，而在其他任何坐标上均没有激励作用。单点激励是SISO参数识别所要求的激励方式。 单点激励之所以有效，是建立在振动系统的可控性（能激发出系统的各阶模态）和可观性（测量出的输出信号中包含各阶模态的信息）假设基础上的。 第7章 信号测量 7.3 激励方式 对于中小型结构的模态分析，采用单点激励即可获