模态测试技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,8,章 模态测试技术,课程名称,结构损伤识别与健康监测,/,副教授,2013.6.24,8.1,引言,实验模态测试技术,正常工作条件下模态测试技术,机械、结构动态分析与设计,应用领域,结构健康监测,机械、结构振动与噪声控制,机械故障诊断,激励系统,激励设备,力锤,t,0,m/s,2,激励设备,激振器,激振器,信号发生器,功率放大器,激励信号,（,a,）,激励信号,稳态正弦信号,通过缓慢改变正弦信号的频率，可以激发出系统的各阶主振型。,优点：,能量集中在单一频率上，测量信号具有很高的信噪比，因而测试精度很高,缺点：,需逐个测量各个频率点上的稳态响应，测试周期长。,（,b,）,激励信号,纯随机信号,纯随机信号又称白噪声信号，理论上的纯随机信号具有高斯分布的白噪声，在整个时间历程上都是随机的，不具有周期性。,线性扫频正弦信号,伪随机信号,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。,周期随机信号,它主要有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，做到了即是周期信号，统计特性却是随时间变化的。,测量系统,加速度传感器,压电,式加速度传感器,压,阻式加速度传感器,力平衡式加速度传感器,测量系统,传感器,压阻式加速度传感器,工作原理,压阻式加速度传感器内部包括一个单晶硅悬臂梁、梁自由端的质量块和粘贴在悬臂梁上下表面的四个扩散电阻，传感器的电阻输出与其承受的振动力成比例。,性能特点,压阻式加速度传感器的一个显著优点是可以,测量低频振动信号,，因此特别适合于长期中低振动频率的测试。,压电加速度传感器,工作原理：,压电加速度传感器根据压电晶体具有压电效应的特性制成，使得传感器的电信号输出与其遭受的振动力成比例。通常压电加速度传感器包括压电晶体、振动质量块、传感器基座和传感器外壳四部分。,性能特点,电荷输出压电加速度传感器工作温度范围广、可测量频率和幅值范围广，但不适合测量静态信号。,性能特点,力平衡加速度传感器适合测量低频小幅值的振动信号，因此被,广泛应用于周期较长的大跨度大跨空间结构健康监测系统中,。,工作原理,力平衡加速度传感器,选择加速度传感器需要注意的重要技术参数,灵敏度,：尽量选择灵敏度较高的加速度传感器，,以提高其测量信号的信噪比；,频率范围,：应包括被测结构全部模态频率，,工作温度范围,：被测结构实际环境温度范围,幅值范围：,根据被测结构可能的振动幅；,数据采集系统,数据采集仪器：,主要部件是,A/D,转换器,数据采集软件：,一般仪器自带,数据采集系统,数据采集仪器,8.3,使用测量系统注意的一些问题,用腊、胶布等固定在试件上,电缆从振动最小的点离开试件,传感器,电缆线的连接,噪声干扰的抑制方法,噪声来源：,噪声表现形式：,来自电源的工频,50Hz,正弦信号及其各次谐波成分,来自其他方面的随机噪声,电源、仪器内部电子线路、各种连接导线及其与仪器组成的网络以及大地,抑制噪声的方法：,在测试系统中采用合理的减噪措施,分析过程中采用平均技术,测试系统中采用的减噪措施：,使用稳压电源,测试系统良好接地,采用屏蔽线,注意仪器开关顺序，测试过程中不要拨动开关,仪器,1,仪器,2,仪器,3,单点串联接地,仪器,1,仪器,2,仪器,3,单点并联接地,接地方式,单点接地,接地方式,多点接地,仪器,1,仪器,2,仪器,3,多点接地,地回路,地回路,多点接地形成一个或多个地回路，导致测量信号中产生大量的干扰信号,参考点,参考点,参考点,对小型结构或模型，需要考虑传感器引起的附加质量或刚度。,附加质量的影响,8.4,激振器实验,信号放大器,功率放大器,信号发生器,数据采集仪,计算机,加速度传感器,激振器,力传感器,8.5,冲击实验,锤体,力传感器,锤帽,锤柄,附加质量,锤帽材质,：,钢，铝，,塑料，,橡胶，充气锤帽,使用不同刚度锤帽测得的时间历程曲线及力谱,钢、铝,时间,塑料,橡胶、充气锤帽,频率,钢、铝,塑料,橡胶、充气锤帽,信号放大器,数据采集仪,计算机,加速度传感器,8.6,实例,脉冲激励,加速度响应,对数坐标下频响函数,截取部分关注的模态,FRF,曲线拟合识别的模态参数结果,FRF,曲线拟合识别的模态参数结果,