[發明專利]電子設備模態測試系統和方法、及行波管慢波結構模態測試系統

在審

• 申請號: 201510412601.8
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105043700A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 朱軍華;宋芳芳;蘇偉;劉人懷;恩云飛
• 申請（專利權）人: 工業和信息化部電子第五研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 李巍

技術領域

本發明涉及檢查與驗證電子設備的動力特性的模態測試技術，尤其涉及一種適用于國防裝備用電子設備的模態測試系統及方法。

背景技術

模態測試是通過試驗來獲取模態參數的過程，是研究結構動力特性和驗證結構動態設計的一項重要手段。結構動態設計是長壽命、高可靠性電子設備研制的重要內容，因而模態測試已成為檢驗核心重要的電子設備結構設計的重要工具。模態測試過程包括振動激勵、數據采集和模態參數辨識三個環節，其中，模態參數辨識方法決定著或依賴于振動激勵和數據采集方案，一般分為試驗模態分析和工作模態分析兩類。通過試驗，利用采集的系統輸入與輸出信號獲取模態參數，稱為試驗模態分析；僅利用采集的系統輸出信號來進行模態參數辨別，則稱為工作模態分析。

可見，試驗模態分析方法需要利用激勵和響應的完整信息進行參數識別，但對于以國防裝備用電子設備行波管慢波結構為代表的外形復雜、尺寸小、重量輕、剛度大、頻率高的這一類高端精密電子設備而言，采用傳統的力錘敲擊法模態試驗時則力錘敲擊點和敲擊力度不易控制，并且試驗效率低，而直接采用聲激勵時大剛度結構的響應信噪比低、易受環境干擾，因此基于試驗模態分析方法的傳統模態試驗很難甚至無法獲得上述電子設備準確的模態參數。工作模態分析僅需測試響應數據，是在激勵未知條件下，只利用響應數據進行模態參數識別，對于上述高端精密電子設備而言，參考點的選擇依賴經驗，并且容易出現虛假模態或遺漏模態的問題。

目前，尚無針對外形復雜、尺寸小、重量輕、剛度大、頻率高的高端精密電子設備的經濟、高效、準確的模態測試系統和方法。

發明內容

基于此，本發明在于提供一種適用于外形復雜、尺寸小、重量輕、剛度大、頻率高的高端精密電子設備的經濟、高效、準確的模態測試系統和方法。

根據本發明一個方面，提供一種電子設備模態測試系統，包括激振單元、測量單元和信號處理單元，所述激振單元包括用于固定被測電子設備的夾具及與所述夾具剛性連接的激振器，所述測量單元包括裝設于預設測振參考點上的傳感器及沿所述被測電子設備激振方向布置的激光測振裝置，所述信號處理單元包括與所述傳感器和所述激光測振裝置連接的計算機系統。

根據本發明另一方面，提供一種電子設備模態測試方法，其包括：將被測電子設備通過夾具與激振器剛性連接；于預設測振參考點上裝設傳感器，并沿所述被測電子設備激振方向布置激光測振裝置；預設測點及數據采集參數，激振器產生振動并通過所述夾具傳遞振動到所述被測電子設備，獲得所述加速度傳感器測量的所述預設測振參考點的響應數據和所述激光測振裝置測量的各預設測點的響應數據；通過所述加速度傳感器和所述激光測振裝置測量的所述響應數據，計算所述測振參考點相對所述預設測點的傳遞函數；利用試驗模態分析方法識別所述被測電子設備的模態參數。

根據本發明的另一方面，提供一種行波管慢波結構模態測試系統，包括激振單元、測量單元和信號處理單元，所述激振單元包括用于固定被測電子設備的夾具及與所述夾具剛性連接的激振器，所述測量單元包括裝設于預設測振參考點上的傳感器及沿所述被測電子設備激振方向布置的激光測振裝置，所述信號處理單元包括與所述傳感器和所述激光測振裝置連接的計算機系統，其中所述被測電子設備為行波管慢波結構。

由于被測電子設備通過夾具與激振器剛性連接，可以通過激振器產生振動并將振動經夾具傳遞到被測電子設備，從而避免直接對被測電子設備激振帶來的附加剛度影響，提高模態測試的精度，適用于外形復雜、尺寸小、重量輕的電子設備。與聲音激勵相比，采用激振器激勵，可以大大改善大剛度結構的響應信噪比，采用非接觸掃描式激光測振裝置測量預設測點的響應數據，可以提高測量效率。通過將傳感器測量的所述預設測振參考點的響應數據作為輸入信號，激光測振裝置測量的各測點的響應數據作為輸出信號，計算測振參考點對各測點的傳遞函數，從而使試驗獲得的頻響函數能夠很好地剔除固定該電子設備的夾具的振動頻率信息，避免虛假模態出現，并且可利用試驗模態分析方法識別模態參數，計算量小。因此，通過采用本發明所提供的電子設備模態測試系統和測試方法，在激勵未知的情況下仍可采用試驗模態分析方法高效準確地識別模態參數。

附圖說明

圖1為本發明一實施例所提供的行波管慢波結構模態測試系統示意圖；

圖2為本發明另一實施例所提供的模態測試方法示意圖；

圖3為通過模態測試系統在不預設測振參考點時所獲得的頻響函數；

圖4為通過模態測試系統在預設測振參考點時所獲得的頻響函數；

圖5為行波管慢波結構的頻率與振型。

附圖標記說明