[发明专利]一种非接触式热模态试验系统及方法

说明书

一种非接触式热模态试验系统及方法，涉及热模态试验领域。为了解决现有的热模态试验技术中，无法做到在不对试验件施加附加影响(附加质量、附加刚度)的情况下，获得频率响应函数或模态振型的问题。本发明包括激振器、力传感器、两个平板型的红外加热阵列、温度传感器、夹具、激光测振仪和数据分析装置；试件平行设置在两个相对设置平板型的红外加热阵列之间，激振器，用于对试件进行激振；力传感器设置在激振杆与激振器本体的连接处，并用于采集激振杆的激振力，并上传至数据分析装置；激光测振仪用于对试件上测量点的振动速度进行采集，并上传至数据分析装置。本发明主要为了获取模态参数。

技术领域

本发明涉及热模态试验领域。

背景技术

在现有的热模态试验技术中，一般采用加长激振杆的激振器虽然能实现将激振器应用到热模态试验中，但也存在缺陷。对于碳纤维复合材料等比较脆的材料，由于不易加工打孔，激振杆与试验件连接存在困难。试验时将试验件进行打孔，然后将激振杆放置在孔里，该方法会破坏试验件的独立完整性，增添附加影响(附加质量、附加刚度)。

因此，振动台成为较多热模态试验的选择，振动台不会对试验件施加附加影响(附加质量、附加刚度)，但也只能作为驱动部件，对试验件进行激振。然而采用振动台激励的方式只能利用振动响应信号进行模态参数辨识，无法得到频率响应函数和模态振型。

在现有的热模态试验方法中，无法做到在不对试验件施加附加影响(附加质量、附加刚度)的情况下，获得频率响应函数或模态振型，因此，该问题亟需解决。

发明内容

本发明是为了解决现有的热模态试验技术中，无法做到在不对试验件施加附加影响(附加质量、附加刚度)的情况下，获得频率响应函数或模态振型的问题，本发明提供了一种非接触式热模态试验系统及方法。

一种非接触式热模态试验系统，包括激振器、力传感器、两个平板型的红外加热阵列、温度传感器、夹具、激光测振仪和数据分析装置；

两个平板型的红外加热阵列相对设置，试件平行设置在二者之间，并与二者存在间隔，试件与其下方的水平操作台面保持垂直，通过夹具对试件的位置进行固定；温度传感器设置在试件一个受热面的中间位置；

每个平板型的红外加热阵列的加热范围为常温至1500℃；

激振器和激光测振仪设置在两个相对设置的平板型的红外加热阵列的左、右两侧，激振器的激振杆穿过邻近的平板型的红外加热阵列后，垂直指向试件，且激振杆与试件非接触，激振杆用于对试件进行激振；

力传感器设置在激振杆与激振器本体的连接处，并用于采集激振杆的激振力，并上传至数据分析装置

激光测振仪用于对试件上测量点的振动速度进行采集，并上传至数据分析装置；

当热模态试验系统对一个测量点进行测试时，数据分析装置根据接收的振动速度和激振力，获得频率响应函数，根据频率响应函数获得试件的模态频率，

当热模态试验系统对多个测量点进行测试时，数据分析装置用于根据接收的所有测量点的振动速度和激振力进行模态分析，获得试件的模态频率和模态振型。

优选的是，夹具包括两个夹片和一个螺栓，试件设置在两个夹片之间，且螺栓穿过两个夹片，对试件进行固定。

优选的是，夹具的个数为2，两个夹具分别固定试件的两端。

优选的是，还包括隔热毡，隔热毡设置激振器本体与其激振器所在侧的平板型的红外加热阵列之间，且激振器的激振杆穿过隔热毡。

优选的是，所述的隔热毡为陶瓷基针刺毡。

优选的是，激振杆为陶瓷杆。

优选的是，防隔热板采用陶瓷基莫来石材料制成。