第1章动态测试与分析技术
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Velocity / Force (dB m/s/N)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00
200
线性坐标
300
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Frequency (Hz)
对数坐标
0.1
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1E-3
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Frequency (Hz)
分贝坐标
-20
-30
-40
从计量学角度看，测量是指：对被测对象的物理、化 学、工程技术等方面的参量数值测定工作。
信息论认为：“此点复现彼点的信息”为测量。 测试的基本任务是，获取信息。
1.1 动态测试的定义
信息、信号、测试之间的关系： 获取信息是测试的目的，信号是传递信息的载体，测 试是得到被测参数信息的技术手段。
说明： 1、分辨力 --- 是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，
10ms， 2、分辨率 --- 是相对数值：能检测的最小被测量的变
换量相对于 满量程的百分数，如： 0.1%, 0.02%
1.4 动态测试系统的性能指标
4，频率范围
频率范围是一般仪器灵敏度变化不超过某一规定的 百分比下，仪器的使用范围。这是一个动态指标， 保证能通过测试数据再现测试过程。
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例1：汽车内饰件模态试验，汽车NVH等
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例1：汽车整车模态试验，汽车NVH等
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例2：机翼复合材料模型试验
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例3：振动环境试验
1.2 动态测试的应用
应用：机械、船舶、动力与能源、航天与航 空、建筑、医学工程等
1.2 动态测试的应用
动态测试：
动态测试的研究方向： 现场信号监测与故障分析，如大桥监测，地震监测 转子系统（旋转系统）测量与阶次分析，如大型电站 环境噪声测量和评价，汽车NVH（Noise噪声、
Vibration振动和Harshness舒适度）
动态测试与分析技术
本课程内容安排
动态测试概论 动态信号特征分析 信号数字化，信号分析仪 传感器与放大器 激振系统 简单振动系统动态特性及系统参数测量 机械阻抗的测量 模态分析与参数识别
第1章 动态测试概论
1.1 动态测试的定义
测试的定义 测试是测量与试验（实验）的简称。
试验离不开测量，测试中最基本的是测量。测量是利 用各种装置对可观测量（或称被测参数）进行定性和 定量的过程。
测试的三个功能: 过程中参数测量功能 过程中参数监控功能 科学试验中测量分析功能
例1，飞行中的飞机 飞行参数：高度，速度，航向 发动机参数：温度，压力，转速，流量
1.1 动态测试的定义
例2，航天飞机
完成飞行任务时，需监测信号约3250个 试飞研究时约需监测2570个缓变信号，几百速变
测量系统：实现物理量转换电量，传感器，放大器， 计算机采集系统
分析系统：分析或控制软件 反馈系统：实现闭环控制
1.4 动态测试系统的性能指标
2，分辨率( resolution )
分辨率是指引起仪器输出量发生可分辨的变化的 最小输入量。
分辨率受仪器信噪比有关。
SNR 20 lg S 5dB N
5，工作范围
频率范围加上线性度范围确定仪器的工作范围。
1.5 分贝的由来与表示
线性坐标
Velocity / Force (m/s/N)
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0.03
0.02
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Frequency (HFra Baidu bibliotek)
1.5 分贝的由来与表示
对数坐标
0.1
Velocity / Force (m/s/N)
动态测试：
实例4：大桥现场监测
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例5：建筑结构
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例5：建筑结构的控制
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例5：旋转机械的阶次分析
1.3 动态测试的构成
被测对象
测量系统
分析系统
激振系统
反馈系统
激振系统：信号源，功率放大器，激振器（振动台）
瞬态信号测量，如爆破、冲击波、撞击 振动模态分析与参数识别，如产品设计优化，FE验证 振动环境模拟试验（振动台试验），如建筑、汽车 动态测试与分析技术综合与交叉了传感器技术、现代电 子学、信号分析与处理、自控理论和计算机技术等学科 的知识与最新发展成果，已形成一门独立、新兴的高科 技学科，有着不可估量的发展前景。
0.01
1E-3
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Frequency (Hz)
1.5 分贝的由来与表示
分贝坐标
Velocity / Force (dB m/s/N)
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Frequency (Hz)
图象对比
Velocity / Force (m/s/N) Velocity / Force (m/s/N)
信号 监测参数大致有7大类：
1.飞行参数2.导航参数3.运载火箭和飞机的发动机 参数4.座舱环境参数5.航行员生理参数6.航行 员生活用品供应系统参数7.飞行器结构参数
对上述参数监测同时，还需要加以控制
1.1 动态测试的定义
例3，汽车的监测与控制
1.1 动态测试的定义
动态测试：
定义：在实际工程中，大量的被测量是随时间 变换的动态信号，动态测试泛指各类动态信号 的测量。
-50
-60
-70
200
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Frequency (Hz)
1.5 分贝的由来与表示
1.5 分贝的由来与表示
1.5 分贝的由来与表示
分贝标尺起源于传输线和电话工程，它具有刻度 均匀又有大范围压缩的优点，现已广泛用于电子 工程，也广泛用于振动与声工程。
Harmonic Function
0
seconds
amplitude
1.1 动态测试的定义
动态测试：
1.2 动态测试的应用
动态测试：
任务：现场监测，现场监控，科学试验
1. 评价现有结构系统的动态特性 2. 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和
优化设计 3. 诊断及预报结构系统的故障 4. 控制结构的辐射噪声 5. 识别结构系统的载荷 6. 验证有限元模型的可靠性，可信度
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00
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线性坐标
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Frequency (Hz)
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Frequency (Hz)
分贝坐标
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从计量学角度看，测量是指：对被测对象的物理、化 学、工程技术等方面的参量数值测定工作。
信息论认为：“此点复现彼点的信息”为测量。 测试的基本任务是，获取信息。
1.1 动态测试的定义
信息、信号、测试之间的关系： 获取信息是测试的目的，信号是传递信息的载体，测 试是得到被测参数信息的技术手段。
说明： 1、分辨力 --- 是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，
10ms， 2、分辨率 --- 是相对数值：能检测的最小被测量的变
换量相对于 满量程的百分数，如： 0.1%, 0.02%
1.4 动态测试系统的性能指标
4，频率范围
频率范围是一般仪器灵敏度变化不超过某一规定的 百分比下，仪器的使用范围。这是一个动态指标， 保证能通过测试数据再现测试过程。
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例1：汽车内饰件模态试验，汽车NVH等
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例1：汽车整车模态试验，汽车NVH等
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例2：机翼复合材料模型试验
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例3：振动环境试验
1.2 动态测试的应用
应用：机械、船舶、动力与能源、航天与航 空、建筑、医学工程等
1.2 动态测试的应用
动态测试：
动态测试的研究方向： 现场信号监测与故障分析，如大桥监测，地震监测 转子系统（旋转系统）测量与阶次分析，如大型电站 环境噪声测量和评价，汽车NVH（Noise噪声、
Vibration振动和Harshness舒适度）
动态测试与分析技术
本课程内容安排
动态测试概论 动态信号特征分析 信号数字化，信号分析仪 传感器与放大器 激振系统 简单振动系统动态特性及系统参数测量 机械阻抗的测量 模态分析与参数识别
第1章 动态测试概论
1.1 动态测试的定义
测试的定义 测试是测量与试验（实验）的简称。
试验离不开测量，测试中最基本的是测量。测量是利 用各种装置对可观测量（或称被测参数）进行定性和 定量的过程。
测试的三个功能: 过程中参数测量功能 过程中参数监控功能 科学试验中测量分析功能
例1，飞行中的飞机 飞行参数：高度，速度，航向 发动机参数：温度，压力，转速，流量
1.1 动态测试的定义
例2，航天飞机
完成飞行任务时，需监测信号约3250个 试飞研究时约需监测2570个缓变信号，几百速变
测量系统：实现物理量转换电量，传感器，放大器， 计算机采集系统
分析系统：分析或控制软件 反馈系统：实现闭环控制
1.4 动态测试系统的性能指标
2，分辨率( resolution )
分辨率是指引起仪器输出量发生可分辨的变化的 最小输入量。
分辨率受仪器信噪比有关。
SNR 20 lg S 5dB N
5，工作范围
频率范围加上线性度范围确定仪器的工作范围。
1.5 分贝的由来与表示
线性坐标
Velocity / Force (m/s/N)
0.05
0.04
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Frequency (HFra Baidu bibliotek)
1.5 分贝的由来与表示
对数坐标
0.1
Velocity / Force (m/s/N)
动态测试：
实例4：大桥现场监测
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例5：建筑结构
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例5：建筑结构的控制
1.2 动态测试的应用
动态测试：
实例5：旋转机械的阶次分析
1.3 动态测试的构成
被测对象
测量系统
分析系统
激振系统
反馈系统
激振系统：信号源，功率放大器，激振器（振动台）
瞬态信号测量，如爆破、冲击波、撞击 振动模态分析与参数识别，如产品设计优化，FE验证 振动环境模拟试验（振动台试验），如建筑、汽车 动态测试与分析技术综合与交叉了传感器技术、现代电 子学、信号分析与处理、自控理论和计算机技术等学科 的知识与最新发展成果，已形成一门独立、新兴的高科 技学科，有着不可估量的发展前景。
0.01
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Frequency (Hz)
1.5 分贝的由来与表示
分贝坐标
Velocity / Force (dB m/s/N)
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Frequency (Hz)
图象对比
Velocity / Force (m/s/N) Velocity / Force (m/s/N)
信号 监测参数大致有7大类：
1.飞行参数2.导航参数3.运载火箭和飞机的发动机 参数4.座舱环境参数5.航行员生理参数6.航行 员生活用品供应系统参数7.飞行器结构参数
对上述参数监测同时，还需要加以控制
1.1 动态测试的定义
例3，汽车的监测与控制
1.1 动态测试的定义
动态测试：
定义：在实际工程中，大量的被测量是随时间 变换的动态信号，动态测试泛指各类动态信号 的测量。
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Frequency (Hz)
1.5 分贝的由来与表示
1.5 分贝的由来与表示
1.5 分贝的由来与表示
分贝标尺起源于传输线和电话工程，它具有刻度 均匀又有大范围压缩的优点，现已广泛用于电子 工程，也广泛用于振动与声工程。
Harmonic Function
0
seconds
amplitude
1.1 动态测试的定义
动态测试：
1.2 动态测试的应用
动态测试：
任务：现场监测，现场监控，科学试验
1. 评价现有结构系统的动态特性 2. 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和
优化设计 3. 诊断及预报结构系统的故障 4. 控制结构的辐射噪声 5. 识别结构系统的载荷 6. 验证有限元模型的可靠性，可信度