[发明专利]一种自动脉冲激励模态参数识别方法及装置

说明书

本发明涉及一种自动脉冲激励模态参数识别方法及装置，属于振动测试仪器领域。该方法由自动脉冲激振装置实现对被测件的自动激振，并辅以控制仪、功率放大器和多功能数据采集卡等模块，实现对激振力的控制和对被测信号的采集。该装置主要包括冲击头、力传感器、罩体、弹簧支承组件、顶杆、轭铁、励磁线圈、铁芯和底座，线圈通电后能够驱动铁芯推出产生对被测件的激振力。力传感器能够反馈被测件受到的激振力，通过调节脉冲信号的幅值和宽度能够实现对激振力大小的调节。本发明解决了传统手持式激振锤由人为因素造成的连击、过载、可重复性较差等问题，结构紧凑，体积小，自动化程度高，重复性强，易于操作，可提高模态实验的精度和效率。

技术领域

本发明涉及一种自动脉冲激励模态参数识别方法及装置，属于振动测试仪器领域。

背景技术

模态测试是获得系统动态特性的常用方法，在工程振动领域应用广泛。它的关键问题之一是要获得准确的频响函数数据，只有在此基础上，才能准确识别出模态参数。

传统的机械系统频响函数测试，脉冲激励装置为手持式激振锤，由于力锤敲击试件冲击力的大小，由锤头质量和敲击时的运动速度所决定，因此锤击法容易受到人为因素的影响，施力大小不好控制。施力过大，容易产生过载；施力过小，又不能激起各阶模态。在敲击过程中，由于对脉冲持续时间把握不好，容易出现双击现象，需要反复敲击。并且，在测试过程中，不能保证每次敲击的力度和方向完全一致，因此可重复性较差。这些弊端都造成了现有模态实验效率低、精度难于保证。

发明内容

本发明的目的在于克服传统人为激振的不足，解决由于人为因素造成的数据不可靠问题。提供了一种可自动控制激振力幅值，实现自动激振动作的电磁式脉冲激振装置。并以此装置为基础，提出了一种自动脉冲激励模态参数识别方法，实现模态测试的自动化、数字化和高效化。

本发明的技术方案如下：

一种自动脉冲激励模态参数识别装置，由信号发生器和功率放大器驱动，主要包括冲击头1、力传感器2、罩体3、弹簧支承组件4、顶杆5、轭铁6、励磁线圈7、铁芯8和底座9，如图1所示。冲击头1、力传感器2、顶杆5、铁芯8相互连接后经弹簧支承组件4安装于轭铁6上，轭铁6安装于底座上，罩体3安装于轭铁6一侧。所述励磁线圈7固定于轭铁6内部，轭铁6为全包式结构；铁芯8与顶杆5固连后由弹簧支承组件4支承于轭铁6中心孔间，顶杆5的一端由罩体3顶部开设的通孔探出，并通过螺钉连接力传感器2和冲击头1；铁芯8的一端深入激振器内。

激振器有铁芯8深入端的结构存在着密集的漏磁通，且磁场相对于线圈而言是径向的，所以励磁线圈7通电后会受到轴向的电磁力，由于励磁线圈7是固定的，所以铁芯8会受到相反方向的电磁力产生对被测件的激振力。其中弹簧支承组件4起支承和回弹作用，质量轻、韧性好。

一种自动脉冲激励模态参数识别方法，由自动脉冲激振装置实现对被测件的自动激振，并辅以控制仪、功率放大器和多功能数据采集卡模块，实现对激振力的控制和对被测信号的采集，该方法的原理框图如图2所示。脉冲信号由控制仪发出，经多功能采集卡DA转换后模拟输出至功率放大器，再经功率放大器放大后输出至自动脉冲激振装置，通过调节功率放大器增益、脉冲信号幅值或脉宽，能够控制激振力的大小，实现对被测件的自动激振。力信号又可经采集卡采集显示到控制仪，实现对激振力大小的反馈控制。在被测件上连接加速度传感器，将力信号和加速度信号采集到计算机中，经进一步处理得到被测件的频响函数和模态参数。

控制仪由带有Labview的计算机组成，用Labview编写的控制软件通过改变脉冲幅值和宽度调节激振力的大小。功率放大器采用硅晶体大功率放大电路，OCLC输出方式，低频放大性能良好。通过调节功率放大器的增益按钮也改变激振力的大小。