[发明专利]一种基于锤击激励法的充气柔性薄膜结构的模态测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种基于锤击激励法的充气柔性薄膜结构的模态测试装置，其特征在于：包括结构模态试验系统、结构动力学试验系统、充气测压系统和试验分析用计算机；

结构模态试验系统含4路控制通道，48路采样通道，其采样精度16位；包括信号采集分析仪、带SCSI接口的主机箱、ICP调制输入模块、A/D转换器和DSP数据处理器、信号源输出模块、加速度计校准器组成；结构模态试验系统对加速度传感器输出的加速度电信号、力传感器输出的力信号进行数据采集、数据存储、信号的数模变换和参数计算与分析；

结构动力学试验系统包括激励力锤和加速度传感器，激励力锤与结构模态试验分析系统通过数据线连接，加速度传感器贴于试验对象的薄膜结构中部表面，同样与结构模态试验系统通过数据线连接；通过使用激励力锤敲击试验对象结构的表面，给试验对象施加振动激励，同时将力传感器接收到的激励信号转化为电信号，通过电荷放大器传入信号采集分析仪；加速度传感器将接收到的加速度变化转化为电信号，通过电荷放大器传入结构模态试验分析系统中的信号采集分析仪；

充气测压系统包括气泵、微压计以及软管，其中气泵用于对实验对象进行充气加载，微压计用于测量实验对象内部的气压，气泵和实验对象以及微压计与实验对象均由软管相连接；

试验用计算机用于集成和调用结构模态试验分析系统以及结构动力学试验系统，处理和显示由加速度传感器和力传感器传输来的电信号，将采集到的加速度信号和力信号，根据多参考最小二乘复频域(LSCF)原理，生成频响函数矩阵，经过计算得到试验对象的各阶固有频率及其模态参数，并同时作为计算结果的输出显示终端；

所述结构模态试验系统、结构动力学试验系统、试验用计算机通过数据线连接，充气测压系统和试验对象通过充气软管连接，所述试验对象为充气柔性薄膜结构。

2.如权利要求1所述一种基于锤击激励法的充气柔性薄膜结构的模态测试装置，其特征在于：加速度的测量采用单向加速度传感器，其本身质量不超过4g。

3.如权利要求1所述一种基于锤击激励法的充气柔性薄膜结构的模态测试装置，其特征在于：试验前应通过试敲，将信号进行时域和频域分析，以合理配置力锤的顶帽及锤头质量。

4.如权利要求1所述一种基于锤击激励法的充气柔性薄膜结构的模态测试装置，其特征在于：试验前对所有测点进行通道检查，每次测量单点的敲击次数不少于3次。

5.一种基于锤击激励法的充气柔性薄膜结构的模态测试方法，其特征在于：

步骤一：安装试验对象；

用柔性尼龙绳将试验对象的两端分别连接固定，再将柔性尼龙绳悬挂在试验支架上；

步骤二：创建几何并在气囊上标定测点；

选择坐标系，创建气囊上布置的测点，输入测点坐标，将测点连接形成网格面，同时将测点在试验对象表面上进行标定；

步骤三：通道连接和设置；

创建模型几何之后，布置加速度传感器，将传感器和数据采集装置连接，完成通道设置和数据关联，并设定各传感器参数；

步骤四：传感器灵敏度标定；

步骤五：锤击示波；

通过测试前的几次锤击，设置合理的量程范围，提高测试结果精确性；

步骤六：设置锤击触发级、带宽、窗口以及锤击点；

步骤七：完成前述所有设置，开始模态测试；用力锤按顺序依次敲击结构上已标定好的所有激励点，每次敲击之后，保存力信号和加速度信号；完成全部标定点敲击后，将所有信号数据导入数据处理器，模态试验系统通过信号数据建立频响函数矩阵，进而完成模态参数识别，最终显示各阶模态振型，此外还可对前述所有设置进行修改。