[发明专利]一种模态试验中多传感器附加质量消除方法

说明书

本发明提供了一种模态试验中多传感器附加质量消除方法，推导模态试验中多传感器质量影响消除公式，确定模态试验中布置的传感器个数及消除传感器质量的顺序，基于实测的频响函数根据消除公式逐一计算消除各传感器质量影响的频响函数。本发明首先基于Sherman‑Morrison公式推导传感器质量影响消除公式，根据公式实测所需的频响函数，代入公式依次逐一消除，最终实现多传感器质量消除。本发明实现了消除模态试验接触式测量方法中传感器附加质量造成的测量误差，通过对实测频响函数信号的处理消除了多传感器质量对频响函数的不利影响，具有实际工程意义。

技术领域

本发明涉及一种模态试验，具体涉及一种模态试验中多传感器附加质量消除方法。

背景技术

模态试验主要有接触式与非接触式两种测量方法。接触式测量需要在结构上布置传感器(如加速度传感器)来测量结构的动态响应；非接触式测量(如激光测振仪)，与被测对象之间没有因为接触产生附加影响，但测量成本高，测量环境要求苛刻，通用性较差。

因此，接触式测量方法的应用更为广泛，但针对轻质柔性结构，传感器的布置不可避免地引起附加质量，导致结构特性改变，从而造成测量误差。特别是当对轻质柔性结构布置多个传感器时，附加质量的影响更为严重，使得结构的固有特性发生变化，导致模态试验结果的准确性降低。如何在多传感器布置的情况下，消除附加质量对实测频响函数的影响，得到准确的待测结构动态特性，已成为亟待解决的实际工程问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种模态试验中多传感器附加质量消除方法。

技术方案：本发明提供了一种模态试验中多传感器附加质量消除方法，包括以下步骤：

(1)基于Sherman-Morrison公式推导模态试验中多传感器质量影响消除公式；

(2)确定模态试验中布置的传感器个数及消除传感器质量的顺序；

(3)基于实测的频响函数根据步骤(1)的消除公式逐一计算消除各传感器质量影响的频响函数。

进一步，步骤(1)包括以下步骤：

(1.1)模态试验布置的传感器个数为n，对应的各位置节点分别为a₁,a₂,…a_n，假定n个传感器的附加质量分别为在j点激励、i点测量的加速度频响函数记为其中右上标(a₁,a₂,…a_n)表示该频响函数包含a₁,a₂,…a_n点处加速度传感器附加质量影响，而对应原结构即不包含传感器附加质量影响的结构的加速度频响函数记为A_ij；

(1.2)实测过程中结构系统动态刚度矩阵为Z，亦表示为右上标(a₁,a₂,…a_n)表示该动刚度矩阵包含a₁,a₂,…a_n节点处加速度传感器附加质量的影响，传感器质量矩阵ΔM，消除传感器质量的影响后系统动态刚度矩阵为Z^*，则Z^*与矩阵变换量ΔZ可分别表示为：

其中，ω为角频率；

(1.3)将公式(2)分解成n项之和：

其中，1的各下标表示其所处的节点位置；

为了简化公式(3)，分别令