【专家答疑】如何选择模态激励方式：力锤和激振器

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5.3 振动的激励和激振器

从波形图和频谱图可以看出：锤帽材料越硬，其敲击力波形图的峰值越高，持续时间越短，越接近于理想的脉冲函数；而且，锤帽材料越硬，其敲击力的谱特性图中平坦段的频率范围越宽。试验时，应当根据试验对象的特点选择不同的锤帽，使试验对象的响应有效频率范围处于测力锤频谱特性的平坦段之内。脉冲激振测试系统的设备和试验方法都比较简单，在试验设备上也没有任何附加质量。这种试验方法结果比较分散，通常进行多次试验，取试验结果的平均值，并应尽量使每次敲击力近于不变。
当激振器悬挂于空中作水平方向激振时，应倾斜角悬挂，如图5.8c所示。这样一方面可对试验对象2施加固定的预加载荷，也可使激振器的弹簧工作于水平段。在进行低频激振时，应将激振器刚性地安装在地面或刚性很好的支架上，如图 5.8b所示，并让安装支架的固有频率比激振频率高3倍以上。
②电磁式激振器——相对式
则动线圈上就感生一个交变电磁力
F = BLi = BLI m cos ωt
式中，L为在气隙中，动线圈被磁场作用的导线的长度； B为气隙中的磁感应强度。此力通过顶杆1作用于激振对象之上，顶杆和动线圈通过特制的平板弹簧固定到壳体上。顶杆加到试件上的激振力，并不等于线圈所产生的电动力，而是等于电动力和激振器运动部件的弹簧力、阻尼力、惯性力的矢量差。在重要的测试中，不能忽略这些力的影响，也不能认为激振力和线圈电流i成正比。
②脉冲激振脉冲激振又称锤击法。通常，用一个带有力传感器的脉冲锤敲击被激对象，同时测量激励和响应。这种方法具有试验时间短，现场使用的设备简单，在试验对象上没有附加质量等优点。其主要缺点是：力的大小不易控制，过小会降低信噪比，过大会引起非线性；试验结果误差较大，准确度差。 ③阶跃激振阶跃激振是指被测对象突然受到或消除一恒作用力而产生自由振动的激振方法。例如，在被测对象选定点处，用一重量轻、受拉方向刚度大的钢索对被测对象施加一恒张力，然后突然切断或松脱钢索，就相当于对被测对象施加一负的阶跃激振力，激起被测对象的宽带自由振动。对于大型结构件，如建筑物、桥梁等的激振，就可采用类似的办法。

模态分析方法分类

模态分析⽅法分类模态分析⽅法主要分三类，分别是试验模态分析EMA、⼯作模态分析OMA和⼯作变形分析ODS。

试验模态分析（Experimental　Modal　Analysis，EMA），也称为传统模态分析或经典模态分析，是指通过输⼊装置对结构进⾏激励，在激励的同时测量结构的响应的⼀种测试分析⽅法。

输⼊装置主要有⼒锤和激振器，因此，试验模态分析⼜分为⼒锤激励EMA技术和激振器激励EMA技术。

激振器激励EMA技术根据激振器的数量⼜分为单点激励多点响应测量技术（SIMO）和多点激励多点响应测量技术（MIMO）。

单点激励多点响应测量技术是指仅使⽤⼀个激振器固定在某测点位置激励结构，测量所有测量⾃由度的响应，经过FFT变换计算频响函数（FRF）。

多点激励多点响应测量技术是指使⽤多个激振器激励结构，测量所有测量⾃由度的响应，经FFT变换计算多输⼊多输出下的频响函数（MIMO-FRF）。

多点激励多点响应测量技术具有输⼊能量更均匀、数据⼀致性更好、能分离出密集模态和重根模态等优点，⼀般在⼤型复杂或轴对称结构模态试验中采⽤该⽅法，效果更理想。

⼒锤激励测量技术分为单参考点锤击技术（SMRT）和多参考点锤击技术（MRIT）。

单参考点锤击技术⼜分为⼒锤固定和⼒锤移动两种⽅式，⼒锤固定时是指⼒锤固定在⼀个位置进⾏锤击，多个响应传感器⼀次或分批次测量结构的响应。

该⽅法同时也属于单输⼊多输出测量技术（SIMO）。

当⼒锤移动时，根据传感器的数⽬，⼜分为单输⼊单输出和单输⼊多输出。

固定的响应传感器为1个时，此时⼒锤移动遍历所有测点，那么时此，对应的是单输⼊单输出⽅式（SISO）。

当固定的传感器数⼤于1时，⼒锤移动遍历锤击所有测点，此时对应的是单输⼊多输出⽅式（SIMO），该⽅式可⽤多输⼊多输出模态识别技术进⾏模态参数识别，能分离出密集模态和重根模态。

⼯作模态分析（Operational Modal Analysis，OMA），也称为只有输出的模态分析，⽽在⼟⽊桥梁⾏业，⼯作模态分析⼜称为环境激励模态分析。

张令弥老师2008年报告模态试验分析技术

模态试验分析技术的最新发展与应用张令弥教授南京航空航天大学振动工程研究所..江苏联能电子《动态测试技术交流会》江苏扬州，2008年5月24日模态分析技术最新进展与应用现代模态试验与分析的三类技术试验模态分析(Experimental Modal Analysis, EMA)•激振器激励EMA技术•力锤激励EMA技术运行模态分析（Operational Modal Analysis, OMA) 运行响应模态(Operational Deflexion Shape，ODS）试验模态分析(EMA)单点激励多点测量技术(SIMO)。

多点激励多点测量技术（MIMO）验中尤为重要单参考点锤击技术（SRIT）多参考点锤击技术（MRIT）–可用MIMO模态识别技术，能够分离密集模态和重频模态运行模态分析(OMA)••进行模态分析一种新颖模态试验方法:力锤人工随机激励仅用输出测量的模态分析（OMA）模态识别的主要方法现代模态识别三种方法振动测试技术的三个层次振动信号分析振动测量振动模态分析N-Modal EMAN-Modal OMAN-Modal ODSN-Modal软件加速度传感器力传感器N-Update振动模态试验与分析系统数据采集器(YE 6267)力锤激振器是么是满足要求的好模态试验分析系统？•••模态试验与分析技术的应用•机械、结构动态分析与设计•机械、结构振动与噪声控制•机械故障诊断•结构健康监测•航空航天：飞机，火箭，卫星与航天器•旋转机械：发动机，电动机，汽轮机，压缩机，鼓风机…•工程机械：汽车,(整车、零部件)，工程机械•土木工程：桥梁，建筑，水坝，高塔•家用电器：空调，洗衣机，冰箱…….模态试验与分析的主要应用•••••模态分析的现状和未来•现状（好消息！）：•未来（有待努力）：模态试验与分析的应用••Details of the Frame FE Model with JointFE Model of Frame Structure withThin-Wall Component in Front••Modal Testing of Chassis Structure:2-Shaker Excitation & MIMO Modal Analysis振动激励与响应: 瞬态随机(Burst Random)原点与跨点频率响应函数(FRF)FRF曲线拟合FRF曲线拟合:密集模态Modal Testing of Chassis Structure: Identified Modal Frequency & DampingFEM: 12 Modes with Y-direction ExcitationModel Validation via Assembled Structure: Impact Response Time Historyof the Computer Simulation based onUpdated&Test ResultComparison of Deformation from Impact: Computer Simulation& Test ResultComparison of Deformation from Impact: Computer Simulation& Test Result“沿海高速”项目：不中断交通桥梁运行模态分析在桥梁状态评估中的应用沿海高速丁堰桥沿海高速丁堰桥南京和燕路立交桥O M ATime Domain Response实测PSD结果识别结果：模态频率与阻尼比识别结果：振型丁堰桥OMA 试验11227#墩8#墩9#墩试验MAC 计算MAC0.815.716.35116.7360.645.455.8596.1950.740.134.7184.7240.895.443.1543.3330.982.122.1722.2220.900.681.3611.371MAC 值频率误差(%)有限元频率值有限元频率阶数实验频率值实验频率阶数实验振型与有限元模型振型的匹配结果FEM与OMA振型相关（MAC）结果成飞项目：环境振动试验夹具动态优化设计夹具动态优化设计一体化软件系统框图计算机辅助设计与接口夹具动态分析试验与优化设计一体化软件系统运行模态分析(OMA)有限元分析(Nastran) 与接口试验/计算相关分析(COR)计算模型修正(UPD)夹具优化设计(OPT)板梁结构模型计算振型1-6。

锤击法在模态分析技术中的研究

锤击法在模态分析技术中的研究摘要：本文重点介绍了试验模态分析的基本理论和试验建模的基本方法。

并通过一个具体的实例说明了锤击法在结构试验模态分析中的具体应用及其特点。

主题词：力锤，试验建模，模态分析1.引言振动测试与分析的是研究结构振动的一种重要的实验方法。

模态分析是振动测试与分析的一种，它主要是通过某种激励方法，使试验对象产生一定的振动响应，继而通过测振仪器直接测量出激励与系统振动的响应特性或直接测量被测对象运转时的振动特性；然后通过一定的信号处理方法，如统计分析、谱分析、相关分析、频响函数分析等，进而确定被测对象的模态参数，如固有频率、阻尼比、振型等。

模态参数为结构物的固有参数，通过它就可能预言结构在某个频段内，在内部或外部各种振源作用下的实际振动响应，从而为结构的动态设计及故障诊断提供重要依据。

结构动力学研究中实验模态分析是一个重要的方面，而实验模态分析技术的基本过程为频率响应函数的测量和参数识别。

必须同时测出使结构产生振动的激励信号和结构的响应信号，才能得到频率响应函数。

激励的方法通常采用激振器和用锤头敲击。

锤击法相对来说设备简单，使用操作方便，特别适用于现场实验，因而应用范围越来越广泛。

1.锤击法的介绍2.1锤击法的基本原理对结构输入一个脉冲的力信号，激起结构微幅振动，同时测出力信号和响应（f），响应信号的自功信号(位移、速度、加速度）。

求出力信号的直功率谱Svv率谱Sxx （f），和力与响应信号的互功率谱Sv x（f）。

即可得出频率响应函数H（f）和相关函数rFx（f）。

（1）（2）单位理想脉冲，冲击持续时间为无穷小，用数学中的狄拉克函数表示为（3）它的傅里叶变换为（4）在锤击过程中由于材料的弹性，冲击持续时间不可能为无穷小，而是有限时间 ,因为脉冲力也不可能为无限大。

假定冲击过程中相互撞击的材料力为理想弹性体，其数学表达式可近似写作（5）它的傅里叶变换为（6）自功率谱函数（7）总能量W（8）2.2锤击法的注意事项2.2.1传感器的选择和安装由于传感器应用十分广泛，类型多种多样，在各行各业都有应用。

实验技术-汽车驱动电机模态实验

【实验技术】汽车驱动电机模态实验引言随着纯电动汽车的快速发展，驱动电机得到了越来越广泛的应用，电机结构如图1所示。

对于驱动电机而言，它带来便利的同时，也恶化了汽车的驾乘体验，其电磁噪声一直是各大车企和科研院所攻坚克难的对象。

电机气隙中的电磁力首先作用在定子齿表面，经过定子传递至机壳，引起机壳产生振动并向外辐射噪声。

模态分析是研究机械结构固有特性的一种常用方法，根据电机结构模态可以预测和控制电机的振动噪声。

本实验对一电机外壳、定子（铁芯+绕组）和定子进行自由模态实验分析。

图1 汽车驱动电机结构1 实验目的通过激振器激励电机部件，加速度计拾取振动响应，利用软件计算分析，获得汽车驱动电机模态结果。

2 参考标准执行行业或企业标准。

3 实验场地模态实验室，如图2所示，具备有叉式举升机、空气弹簧、弹力绳等辅助设备。

图2 模态实验室4 数据采集系统（1）西门子TestLab数据采集分析系统：最大采样率为204.8KHz；总体动态范围≥150dB，任意通道间干扰≥-120dB；每通道最大分析带宽不低于90kHz；输入幅值精度优于0.2%@1kHz，相位匹配：优于0.2°@1kHz。

（2）PCB三向振动传感器：HT356B21，灵敏度10mV/g，量程±500g pk，频响范围2to10000Hz，温度范围-54 to 141℃，质量4g。

（3）MB激振器：MODAL 50，强制风冷时额定正弦推力：≥220N；自然冷却时额定正弦推力：≥110N，激振器的最大行程：≥25mm；激振器运动部件重量：≤0.25Kg；激振器的工作频率范围：DC-5000Hz；激振器自身的一阶共振频率：＞6000Hz。

（4）其它设备：胶水、胶带、扳手等辅材。

5 实验布置模态实验中的激励方式有两种，力锤和激振器，测试过程示意图如图3所示。

图3试验模态测试示意图本实验选择激振器激励的方式，利用弹力绳对汽车驱动电机部件进行悬吊，以此来模拟自由状态。

锤击法操作指南

锤击法试验操作指南本指南由德国m+p国际公司北京代表处制作。

在SmartOffice中，锤击法试验的基本过程分为如下几个步骤：几何建模、试验设置、锤击操作过程、模态分析和模态模型校验。

目录1. 新建工程 (1)2. 几何模型建立 (1)3 试验参数设置 (3)4 试验操作 (6)5 模态分析部分 (7)6. 模态模型校验 (10)1.新建工程。

2.几何模型建立。

2.1 点击菜单栏上的Analysis，打开下拉菜单，选择Geometry Wizard。

2.2 点击Next，在出现的部件定义页面中输入部件名称，例如beam。

2.3 点击Next，在出现的节点定义页面中定义节点。

2.4 点击Next，在线定义页面中定义线。

方法：使用鼠标左键拾取节点。

提醒：请逐点连接各个节点。

Tips：可按住鼠标左键进行旋转视角；按住Ctrl和左键拖动，平移视角；按住Shift和左键拖动，缩放视角。

2.5 点击Next，在面定义页面中定义面（如有需要）。

2.6 点击Next，进入下一页面。

点击Finish，完成模型。

3试验参数设置3.1选择左侧工具栏上的Configuration，，勾选Impact（锤击法）。

3.2点击Next，输入本次试验设置的名称（任意）。

点击OK3.3Meta data 设置。

点击Next。

3.4 传感器参数设置，定义传感器的类型和技术指标。

其中，对于移动力锤方法， Response 通道的Name定义为模型名字.传感器所在节点编号.方向，例如beam.3.Z；试验开始后，SmartOffice会自动将Excitation的Name从模型名字.起始节点.方向逐次增加到模型名字.最终节点.方向，例如从beam.1.Z到beam.11.Z。

3.5 通道定义。

3.6 采样设置和触发方式选择。

3.7 操作设置，平均次数定义、连击的检测和自动剔除的设定。

3.8 锤击法试验模式选择，移动力锤或移动传感器。

添加需要测量的信号，选中左侧的项目，点击Add（+）->。

模态试验力锤与激振器相关的型号

PCB传感器包括：动态力、动/静态压力、加速度/速度、应变载荷力、扭矩、转速、声学等传感器及压力、振动校准系统。

PCB 加速度传感器352A25,353B16,352A73,353B17压电陶瓷剪切ICP 加速度计具有体积小、重量轻(最小0.2克)、附加质量影响小的特点。

应用于高灵敏度振动测量、高频振动测试、NVH 研究等量程有50g 500g 1000g 2500g 5000g。

PCB 加速度传感器352C33，352C04，353B15，352C67 精密石英剪切ICP加速度计应用于：振动测量、产品测试、结构测试、恶劣环境中的测试、脉冲测量、振动控制等量程50g 100g 250g 500g 1000g。

PCB 加速度传感器356A16，356A01，356B11，356A71 三轴加速度传感器三轴加速度计可同时进行X、Y、Z 轴测量，应用于发动机振动测量、NVH 研究、模态分析、路况测试、飞行测试、包装测试等。

量程5g 、10g 、50g 、100g 、200g 、500g 、1000g、5000g。

冲击PCB加速度传感器350A14，355B12，320C15，357B22电荷型输出加速度计主要应用于高温振动试验、冲击测试、环境实验箱、飞机发动机振动测试、热动力和热传递设备测试、电机、泵和压缩机等振动检测。

电荷式加速度计可兼容电荷放大器和在线放大器，适应482℃的高温环境。

测量范围150g 500g 1000g 1500g 2000g 2300g。

PCB 356B41 三轴坐垫加速度传感器陶瓷剪切结构电压输出型；测量范围±10 g pk 灵敏度100 mV/g 分辨率(1 to 10000 Hz) 0.0002 g rms 频率范围0.5 to 1000 Hz 接头形式1/4-28 4-Pin 重量180 gmPCB130E20传声器，ICP集成放大器麦克风传感器, 45mV/Pa, BNC 连接。

振动的激励与激振设备-西安交通大学

电动式振动台
组成：运动系统---线圈骨架、线圈、连杆、支撑弹簧和台面磁路系统---励磁线圈（永久磁铁）、环形空气隙和外壳
台面
动圈路磁
励磁线圈
a
台面
芯杆
励磁线圈
磁路
动圈
b
台面
动圈路磁
励磁线圈
c
电动式振动台
工作原理：利用带电导体在磁场中受到磁场力的作用而产生运动。当由励磁电源供以直流电流后，就在磁路的环形气隙中形成一个强大的恒定磁场，信号发生器产生交变信号，经功率放大器放大后，输入到动圈，它与磁场作用即产生一个交变的力，推动可动系统运动。若输入电流呈简谐变化时，则力的大小为：
瞬态激振
（3）阶跃（张弛）激振阶跃激振的激振力来自一根刚度大、重量轻的弦。试验时，在激振点处，由
力传感器将弦的张力施加于被测对象上，使之产生初始变形，然后突然切断张力弦，这相当于对被测对象施加一个负的阶跃激振力。阶跃激振属于宽带激振，在建筑结构的振动测试中被普遍应用。
随机激振
随机激振是一种宽带激振，一般用纯随机、伪随机或猝发随机信号为激励信号。
随机激振
2、在工程上，为了能够重复试验，常采用伪随机信号作为测试信号，把它作为测试的输入激励信号。伪随机信号是一种有周期性的随机信号，将白噪声在时间T（单位为s）内截断，然后按周期T重复，即形成伪随机信号。伪随机信号的自相关函数与白噪声的自相关函数相似，但是它有一个重复周期T，即伪随机信号的自相关函数 Rx(t)在τ =0,
绝对式电动激振器的安装一
电动激振器主要用于对被激对象作绝对激振，因而在激振时最好让激振器壳体在空间保持基本静止，使激振器的能量尽量用于对被激对象的激励上。为此，激振器的安装要能满足这一要求。当要求作较高频率的激振时，激振器用软弹簧悬挂起来，并加上必要的配重，以尽量降低悬挂系统的固有频率，使它低于激振频率1/3以上。低频激振时则将激振器刚性地安装在地面或刚性很好的架子上。在很多无法找到安装激振器的参考物场合，可将激振器用弹簧支撑在被激对象上。此方法仅适合用于被测对象的质量远远超过激振器质量，且激振频率大于激振器安装固有频率的振动试验。

基于切削激励的数控机床模态分析方法研究综述——蔡辉

（2）使用范围更广
OMA方法不受结构尺寸影响，对于，如飞机、楼房、大坝和机床等大型结构和硬盘、光纤等极微小的结构均有效。
（3）识别方法丰富
OMA既可以在时域进行，亦可以在频域进行。 ITD
时域 LSCE NExT
识别方法
频域峰值提取 FDD
时频
小波分析科恩类变换
数控机床模态分析方法研究关键问题和方向
3）当量静刚度k P / Amax 1/ 2
—P 为激振力，Amax为共振振幅。
4）动刚度kd P / A k 1 2 2 2
—λ=ω/ωn为频率比, ω为激振频率。 5）动态柔度W = 1/kd。从动态特性的主要指标可以看出, 系统的动刚度取决于系统的静刚度、激振力的大小、频率、系统本身固有的质量、阻尼比、固有是以一定假设条件（如线性、定常、稳定性等）为前提，以一定理论（如线性振动理论）为基础，通过振动实验激励被测结构或样机，并同时测试结构或样机的输入输出信号（或只测试输出响应信号），采用参数识别方法建立结构的模态参数模型，研究结构的动态特性。这些模态参数包括固有频率、模态阻尼比和模态振型等。模态分析实验概貌如右图。
行数据采集并常常要估计频响函数。载—释放激励、环境激励等。
步骤三是系统识别，即根据测量出来的输人输出数据确定系统的振动特性。步骤四是对所获得的识别结果进行验证。
单模态识别 ➢ 识别方法多模态识别
分区模态识别
传统激励方法比较
激振器
电动式
电液式
力锤
预载—释放
适用
常规结构
大型和超大型结构
特别适用于质量较轻、比较刚硬的结构（如压缩机叶片、钣金部件，
③非参数模型

基于激振器激励形式的模态分析

基于激振器激励形式的模态分析我的看法：以激振器作为激励形式对机床进行模态分析，查找出机床部件中容易激发模态的位置和方向。

首先位置本身是未知的，需要采取手段来查找，先明确查找手段（即激振器、传感器的布置方式），然后才能确定容易激发模态的位置。

您说的先明确容易激发模态的位置和方向，然后再考虑激振器、传感器的布置是否具有可操作性，方便安装与否。

是不是说容易激发模态的位置和方向是直接引用前人的结论成果即可。

然后再考虑这个测试手段如何实现的问题。

但是前人针对机床的模态分析给出的结论性成果一般是原则性的，并不具体。

以下是我的调研：使用激振器的优缺点：优点：相对力锤，激振器可以施加不同形式的激励，包括：随机、猝发随机、正弦扫频和数字步进正弦。

缺点：相对力锤，激振器与施加激励对象直接接触，附加的质量、刚度会对激励对象造成影响；激振器测试过程中，移动加速度计亦会引起明显差异，加速度计的质量相对于结构的总质量可能非常小，但是它的质量相对于结构不同部分的有效质量可能又非常大。

实验模态分析的理论基础：经过拉普拉斯变换后，力的平衡方程为：0,M-s2+,C-s+,K-1*X(s)+=*F(s)+=>,B(s)-*X(s)+=*F(s)+(1) [M]，[C]和[K]分别表示质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，并且这些矩阵都是对称阵。

因此，系统矩阵[B(s)]也是对称阵。

[B(s)]的逆矩阵是系统的传递函数。

,B(s)-−1=,H(s)-=adj,B(s)-det,B(S)-=,A(s)-det,B(s)-(2)令s=jw则有：,H(s)-s=jw=,H(jw)-=∑(,A k-(jw−P k)+[A k∗](jw−P k∗))mk=1(3)频响函数矩阵中的单个元素可以写成：ℎij(jw)=∑(a ijk(jw−P k)+a ijk∗(jw−P k∗))mk=1(4)因为[M]，[C]和[K]是对称阵，所以[B(s)]和[H(s)]也是对称阵。

怎样挑选模态激振器小型振动台

怎样挑选模态激振器小型振动台模态激振器小型振动台（也称为模态分析振动台）是进行模态分析和结构动态特性测试的必要工具。

它可以将任何机械结构的振动特性振幅和频率通过内部工具进行测量和记录，以确定并优化其设计。

但是，市场上有许多不同类型和质量的模态激振器小型振动台可供选择，因此选择正确类型和质量的模态激振器小型振动台是很重要的。

在本文中，我们将介绍如何选择模态激振器小型振动台。

1. 确定所需的工作负载首要考虑的因素是振动台的工作负载。

振动台的工作负载应该与你要测量的零件或产品的质量和尺寸相匹配。

如果你不匹配这些限制，振动台可能会表现出不必要的振动，从而影响你的测试结果。

如果你想测试一个小零件，则小型振动台就足够；如果你要测试一个大型部件，则需要一台大型振动台。

因此，在购买振动台前务必确定所需的工作负载。

2. 考虑可用空间在购买振动台前，还应该考虑可用空间。

如果你的工作区很小，则振动台的尺寸和形状将是重要的考虑因素。

你需要选择一个尺寸合适，形状适宜的振动台，以确保它可以放在你的工作区，并方便进行操作。

3. 确定最大频率和最大振幅需求在购买振动台时，你需要考虑所需的振幅和频率。

不同类型的振动台具有不同的最大振幅和最大频率要求。

你需要精确地知道你所需的最大频率和最大振幅，以便为你的测试选择最适合的振动台。

4. 研究不同的型号市场上有许多不同型号的振动台可供选择。

在购买振动台时，需要仔细研究不同的型号，并比较其特性和质量。

你可以查找不同品牌和供应商生产的小型振动台，并对其进行详细比较。

5. 质量保证在选择振动台时，需要考虑质量保证。

一个好的质量保证可以确保所购买的振动台具有高质量和性能。

你可以查找一些已被认证的供应商，如ISO认证和CE认证，以确保振动台的质量和性能。

6. 客户支持和服务在购买振动台时，客户支持和服务也是非常重要的考虑因素。

你需要了解供应商的服务水平和客户支持，因为振动台可能会需要维护，保养和修理。

激振器法模态测试操作流程

激振器法模态测试操作流程1.设计试验计划：-确定测试目的，例如验证结构设计是否满足振动要求，识别结构的关键模态等。

-确定需要测量的结构部位和振动处理器的布置方式，以便提高测试效率和准确性。

2.准备激振器和测量设备：-选择适合的激振器，一般为电液激振器或电动激振器，并确保其性能满足测试需求。

-准备加速度计和测量数据采集系统，以记录结构的振动响应。

3.安装激振器和测量设备：-将激振器安装到结构表面，并确保其与结构之间的接触良好，通常采用磁吸或夹紧装置。

-安装加速度计，选择合适的位置，并使用胶粘剂或夹具将其固定在结构的关键部位。

4.进行振动台标定：-在测试之前，需要进行振动台标定，以确保激振器和测量设备的性能准确可靠。

标定过程中，可以通过施加一系列已知频率和振幅的激励信号，并记录结构的响应数据来进行。

5.进行自由振动测试：-施加单个频率的激励信号，记为主激励信号，一般为正弦波或扫频信号。

-收集结构的振动响应数据，通常通过加速度计记录。

-根据采集的信号数据，进行频率分析以确定结构的固有频率。

-利用振幅响应数据，进行模态参数辨识，包括模态阻尼比和模态形态等。

6.进行多自由度模态测试：-选择合适的多自由度激励信号，如随机激励或冲击激励信号。

-进行多自由度激励测试，即在每个观测点上施加激励并记录振动响应。

-利用多自由度激励测试的数据，进行模态参数辨识，得到结构的模态阻尼比和模态形态。

7.数据处理和分析：-对实测数据进行滤波和去噪处理，以提高数据的质量和准确性。

-利用相应的数据处理软件进行数据分析，包括频率分析、模态参数辨识和模态形态展示等。

-对测试结果进行评价和解释，根据结构的模态参数，分析结构的振动特性和固有频率分布。

8.结果验证和报告撰写：-对测试结果进行验证，与理论模态分析结果进行对比，以评估测试的准确性和可靠性。

-撰写测试报告，包括测试目的、方法、过程、结果和分析，以及结论和建议。

以上是激振器法模态测试的操作流程，该方法可以帮助工程师了解结构的动力特性，为结构设计和改进提供重要依据。

7.5模态分析中的几种激振方法

工程振动测试技术模态分析中的几种激振方法振动系统传递函数的定义：对机械系统激振点 f 的激振力f f (t )的拉氏变换与振动系统测试点 e 的位移响应x e (t )的拉氏变换之比称为机械系统的传递函数。

()[()]()[()]()e e ef f f L x t X s H s L f t F s ==激振力如何选取呢？激振力有什么要求？激振力对传递函数有影响吗？由于线性简谐振动系统的频响函数与传递函数是相同的，它反映了振动系统的固有动态特性，与激振和响应的大小无关，无论激振力和响应是简谐的、复杂周期性的、瞬态的或者是随机的，所求得的传递函数都应该是一样的。

因此，传递函数通过实验获得所采用的测量方法很多，按照不同的激振方法可分为稳态正弦激振法，瞬态激振法和随机激振法等。

稳态正弦激振法稳态正弦激振可分为单点激振和多点激振两种方法。

特点：激振力频率和幅值可以精确调节，测试精度高。

但测试费时，需要从低频到高频逐步进行扫描测试，所需的设备多。

稳态正弦激振法瞬态激振法有两种：快速正弦扫描激振法和脉冲锤击激振法。

1.快速正弦扫描激振法快速正弦扫描激振法的测试仪器与稳态正弦激振法基本相同。

不同之处是，要求信号发生器能在整个测试频率区间内作快速扫描，扫描时间约为几秒或十几秒。

扫描函数为tf+F=0<t<Tsin())(2btat式中 T —扫描周期；F —激振力振幅；a,b —频率系数。

2max min min ωωa b=ωT−=有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）快速正弦扫描的力与力谱用脉冲锤（力锤）对试件进行敲击，产生一宽频带的激励，能在很宽频率范围内激励出各种模态。

脉冲力函数及频谱如图所示。

采用脉冲锤击法时，为了消除噪声干扰，必须采用多次平均。

脉冲锤击法脉冲锤击法锤头选择：锤头大、锤击力大，在不损伤结构的前提下，尽量施加较大的激振力。

模态实验的锤击（激振）法锤帽选择：钢制、铝制、尼龙和橡胶锤头帽。

如何选择正确的模态力锤

如何选择正确的模态力锤问题：我要进行一个模态试验来确定被测试件的动态特性。

是否有一些规则可以帮助我根据例如试件尺寸和重量来选择正确的模态力锤？回答：没有固定的规则可明确指出哪一种模态力锤是最适合进行此试验的。

但是在选择模态力锤之前，一些必须要考虑的因素有：因素1. 频率带宽使用模态力锤进行的模态试验是基于对试件提供冲击，从而产生宽的频率带宽上的振动。

所激发振动的频率带宽取决于冲击持续时间。

脉冲宽度越窄，所激发的频率越高。

冲击持续时间可以通过安装不同刚度的特殊锤头来改变。

使用相同的能量敲击试件时，带有不同锤头的模态力锤可激发多种频率带宽（锤头越软，脉冲越宽，所激发的频率带宽越窄）。

最终的脉冲持续时间，在某些情况下，还取决被敲击试件的刚度。

当使用硬锤头时，冲击能量分布在宽的频率带宽，这意味着该激励的功率谱密度在某些情况下可能是低的，甚至太低而不能激发试件振动模态/共振。

在这种情况下，我们可能尝试更用力的敲击被测结构件，通过更大幅度的摆动或通过安装一个锤头增量来增加锤子的重量。

不幸的是这种方法也可能增加IEPE力传感器饱和的风险。

因此，在某些情况下，可考虑换用具有更大测量量程的力锤。

另一种方案是应用一个软的锤头，这导致冲击能量集中在较低频率（后续部分讨论）。

因素2. 脉冲的幅值所使用的锤头类型对冲击脉冲的形状有极大影响——不仅脉冲的持续时间而且幅值。

下图表示使用不同锤头和相同能量应用于试件得到力脉冲曲线。

使用硬质锤头可能意味着使用具有高测量范围力传感器的模态力锤。

较低测量范围的力传感器可能限制硬质锤头的使用，不能激发高频振动。

因素3. 力锤重量和冲击能量测试对象各种形状和重量以及其他性能如刚度或阻尼要求不同参数的力脉冲作为合适的激励。

相对于大型对象，通常小型紧凑对象往往具有更高的共振频率，要求所激发的冲击能量更小。

因此为了以尽可能低能量激发小型结构物，需要短的持续力。

可以使用小型或中型力锤提供这样的脉冲，如Endevco 2301型力锤或Endevco 2302系列力锤。

大型结构模态测试激励方式

大型结构模态测试激励方式对大型结构件（指数十吨以上结构件）做模态试验，是近年来振动界的热门话题之一。

要对大型结构件做模态试验，一般都很费时费力，而且效果不一定好。

对大型结构件的模态试验需要解决两个方面的问题，一是如何对结构施加激励，二是对微弱的响应信号用何种传感器拾取。

本文对大型结构的激励方式进行讨论。

大型结构常规激振方法1. 聚能力锤高弹性聚能力锤，含有先进的弹性聚能装置，有效增强激励力和延长激励时间，使激励能量集中于低频段，提高脉冲激励响应的频响函数分析精度，尤其适合大型低频结构的激励。

例如东方所曾用该聚能力锤对黄河三道坎铁路桥直接激励，高效完成桥梁的模态测试。

左：聚能力锤；右：聚能力锤模态测试图1聚能力锤的特点是：特殊的高弹性聚能装置；激励力大，持续时间长；激励能量集中于低频段；适合于大型结构的锤击模态试验。

2. 小型火箭激励国内某单位曾利用小型火箭激励钱塘江大桥进行模态测试。

左：小型火箭；右：钱塘江大桥图2为了得到完整的模态参数，对于大型结构最方便的测试方法是利用地脉动、风力和交通作为激励源，但由于激励力是不可测的，而得不到模态质量、模态刚度等重要参数。

使用可测量的小型火箭作为激励力，就可得到完整的模态参数。

为了得到理想的激振力，通过对火箭的推进剂进行设计，可以得到理想的激振力。

小型火箭整体结构及测力系统设计如下图所示，小火箭采用固体燃料作为推进剂，应变传感器作为测力传感器，直流电作为点火信号。

力的大小定为1吨，使火箭激励引起的桥梁振动比天然脉动引起的振动大一个数量级，力不需太大，也是考虑到安全和成本问题。

图3 小型火箭原理示意图3. 其它激励方式在桥梁下面悬吊重物，如船舶，然后突然释放重物，使桥梁自由振动。

图4 桥梁突然释放船舶液压伺服激振器对桥梁进行激励，如下图所示。

图5 液压伺服激振器4. 小结大型结构的常规激励方式，具有困难或不可实现、昂贵、局部损伤等特点。

大型结构环境激励方式经典的模态模型识别方法，是基于在试验室内进行试验，对结构施加人为的动力激励并进行频响函数(FRF) 测量。

7753-模态测试顾问-力锤法-用户手册

7753型模态测试顾问软件的主要功能是以几何模型方式引导用户进行模态试验并管理测试数据.在试验过程中对连击、过载、激励不充分等错误以语音等方式提示，减少测量中的错误。

本文的目的在于帮助用户快速掌握使用7753软件进行模态测试的过程。

测量前建议用户在Windows控制面板中的区域设置中把默认语言改为英语,，并关闭防病毒程序。

模态测试的主要过程包括：支撑被测物选择力锤和激励方案在被测物上布置加速度计(对电荷型加速度计还需要连接电荷放大器)确定通道的输入量程对力和响应信号分别加窗(加窗的原因详见参考文献1)确定分析带宽，平均次数选择要测量和观察的函数导出测量数据最后进行参数拟合名词解释：固有频率共振频率 FRF固有频率和共振频率是两个概念。

固有频率是系统自身所具有的。

共振频率指激励频率与固有频率重合并发生共振时的频率为共振频率。

ＦＲＦ上系统的频率特性，是频域响应与激励的函数目录1.选择试验布点和激励、响应方式 (2)1.1结构如何安装 (2)1.2 锤击法使用的力锤 (3)1.3 确定激励方案 (4)2. 使用 PULSE 7753 模态测试顾问软件测量结构频响 (5)2.1在Project Info中选择参考信号 (5)2.2在Hardware Setup中对通道选择正确的传感器 (5)2.3在Geometry Task中可以进行测量结构的图形创建,并添加测量节点 (5)2.4在Measurement Point Task中向测量点添加传感器 (6)2.5在 Analyzer Setup Task设置分析属性 (6)2.6在 Hammer Setup Task 设置激励信号量程、触发电平、时域窗 (6)2.7在Response Setup Task设置响应信号量程、时域窗 (7)2.8 在Measurement Task检查并保存测量结果 (8)3. 测量结果导出 (9)4. 在MEscope version 4.0中参数拟合 (9)４.１动画 (9)４.２自动参数拟合 (9)４.３手动进行参数拟合 (10)1.选择试验布点和激励、响应方式1.1结构如何安装对于轻阻尼线性结构，可在自由或者约束的边界条件下用锤击法进行试验。

DD-模态

模态分析漫谈之三：激励方式的区别问题：做模态分析时用锤激励和激振器激励有区别吗？答案：有，或者没有。

说没有区别，是因为从理论上讲，不管用什么激励方式测得的传递函数矩阵都是一样的，最后的模态分析结果是没有区别的。

但从实际情况看，两种激励方式是有区别的，模态分析的结构是有些许不同的。

我们以一个简单的悬臂梁为例，说明两种激励方式的区别。

脉冲锤激励：常用的方法是传感器固定，脉冲锤驻点敲击的方式进行模态测试。

这样测试的结果是得到传递函数矩阵的一行，进而形成传递函数矩阵进行模态参数识别。

这种方式下传感器不动，对被测结构没有质量改变的影响。

激振器激励：常用的方法是激振器通过顶杆固定激励一个位置，这个位置就是参考点。

而逐点移动传感器从而获得每点的FRF，这样得到传递函数矩阵的一列。

很明显，用激振器激励时传感器要在被测物体上逐点移动，这样对被测物体就不可避免有质量分布的影响，尤其是质量比较小的被测物体影响会更明显。

综上所述，两种激励方式获得的结构从理论上看是没有区别的，但从实际看会有一些差别模态分析漫谈之九：对于锤击法测试，移动激励点和移动响应点有区别吗？理论上讲，两种测试方法应该没有区别，但实际中并非总是如此。

让我们来讨论一下这个看似简单，实际上有时很棘手的问题。

让我们回到用一个两通道分析仪做模态测试的情况。

通常，脉冲锤敲击时间上各个点而加速度计固定在一个位置。

典型的做法是，我们在x，y和z三个方向分别在各个点激励，以获得一系列关于参考点的FRF。

但是，当我们开始用多通道分析仪做同样的模态测试时，情况就有了一些轻微的差别。

让我们考虑如下图所示的一个结构的模态测试，锤击法测试，9个点。

假设我们有一个脉冲锤和一个三向加速度计，还有一个四通道信号分析仪。

一种测试方法是将加速度计固定在一个位置，用脉冲锤在9个点上沿一个方向分别激励，这样可以得到27个FRF。

另一种方法就是，用脉冲锤激励一个固定的点，用加速度计在9个测点上分别测量响应，这样也可以获得27个FRF。

2016年《振动测试实验》综合练习题 (2)

2016年《振动测试实验》综合练习题1、关于振动传感器，请回答以下问题：1）振动传感器主要有那些类型？哪种传感器目前使用最广泛？答：①振动传感器按所测机械量分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器、扭振传感器、扭矩传感器。

②目前使用最广泛的是加速度传感器。

2）加速度传感器安装方式有哪些？对于飞机空中振动环境测试，你认为哪几种安装方式较合适？答：①加速度传感器安装方式：刚螺栓连接、胶合螺栓、石蜡粘接、双面胶、永久磁铁。

②对于飞机空中振动环境测试，用刚螺栓连接、胶合螺栓较合适。

3）加速度传感器和力传感器的主要技术指标？答：（1）灵敏度：电信号输出与被测运动输入之比。

加速度传感器的灵敏度通常为V/g或PC/ms-2、V/ms-2。

力传感器的灵敏度通常为V/N。

（2）频率响应特性（包括幅频特性和相频特性）。

（3）动态范围：可测量的最大振动量与最小振动量之比。

下限取决于连接电缆和测量电路的电噪声，上限取决于传感器的结构强度。

（4）横向灵敏度：垂直于主轴的横向振动也会使传感器产山输出信号。

该信号与主轴灵敏度的百分比为横向灵敏度。

（5）幅值线性度：实际传感器的输出信号只在一定幅值范围内与被测振动成正比（即保持线性特性）。

在规定线性度内可测幅值范围称为线性范围。

4）一般振动数据采集设备最大输入电压为10伏。

测量一结构加速度响应，加速度最大值预估约为20g，现有加速度传感器甲（灵敏度：50mv/g）、乙（灵敏度：500mv/g）各一只，选用哪一个传感器？请说明理由。

答：灵敏度等于输入电压除以加速度为10V/20g = 500 mv/g，所以选择乙传感器。

2、关于激振器，请回答以下问题：1）常用的激振器安装方式有哪两种？两种安装方式的分别有何技术要求？答：①常用的激振器安装方式：刚性支承、柔性悬挂。

②刚性支承安装要求：垂直向、横向、纵向支承刚度足够大。

支承系统（激振器+支架）的最低阶固有频率＞试验件最高阶固有频率。

一种快速方便的试验模态分析方法——锤击法

一种快速方便的试验模态分析方法——锤击法摘要：本文主要介绍了一种快速方便的试验模态分析方法——锤击法。

该方法通过对结构体系进行钝化处理，利用实验锤击对结构进行激励，利用加速度传感器记录结构动力响应，通过对响应波形进行分析，可以得到结构的自然频率、阻尼比和模态形式等特征参数。

该方法简单易行，不需要复杂的仪器和设备，适用于大多数简单工程结构的模态分析。

文章还对该方法的优缺点进行了讨论，并提出了进一步优化的建议。

关键词：试验模态分析；锤击法；自然频率；阻尼比；模态形式Abstract:This paper mainly introduces a fast and convenient experimental modal analysis method-hammering method. This method passivates the structural system, uses experimental hammering to stimulate the structure, and uses an acceleration sensor to record the dynamic response of the structure. By analyzing the response waveform, characteristic parameters such as the natural frequency, damping ratio, and mode shape of the structure can be obtained. This method is simple and easy to implement, does not require complex instruments and equipment, and is suitable for modal analysis of most simple engineering structures. The article also discusses the advantages and disadvantages of this method and proposes suggestions for further optimization.Keywords: experimental modal analysis; hammering method; natural frequency; damping ratio; mode shape一、概述试验模态分析是工程结构振动分析的重要方法之一，其目的是获取结构的自然频率、阻尼比和模态形式等特征参数，为结构设计、优化、调试及故障诊断提供依据。