[發明專利]一種基于錘擊激勵法的充氣柔性薄膜結構的模態測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201510745534.1
• 申請日: 2015-11-05
• 公開（公告）號: CN105424797A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 仇翯辰;邱志平;汪俊;王曉軍;王喜鶴;何巍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;中國航空工業集團公司;中國特種飛行器研究所
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種基于錘擊激勵法的充氣柔性薄膜結構的模態測試裝置，其特征在于：包括結構模態試驗系統、結構動力學試驗系統、充氣測壓系統和試驗分析用計算機；

結構模態試驗系統含4路控制通道，48路采樣通道，其采樣精度16位；包括信號采集分析儀、帶SCSI接口的主機箱、ICP調制輸入模塊、A/D轉換器和DSP數據處理器、信號源輸出模塊、加速度計校準器組成；結構模態試驗系統對加速度傳感器輸出的加速度電信號、力傳感器輸出的力信號進行數據采集、數據存儲、信號的數模變換和參數計算與分析；

結構動力學試驗系統包括激勵力錘和加速度傳感器，激勵力錘與結構模態試驗分析系統通過數據線連接，加速度傳感器貼于試驗對象的薄膜結構中部表面，同樣與結構模態試驗系統通過數據線連接；通過使用激勵力錘敲擊試驗對象結構的表面，給試驗對象施加振動激勵，同時將力傳感器接收到的激勵信號轉化為電信號，通過電荷放大器傳入信號采集分析儀；加速度傳感器將接收到的加速度變化轉化為電信號，通過電荷放大器傳入結構模態試驗分析系統中的信號采集分析儀；

充氣測壓系統包括氣泵、微壓計以及軟管，其中氣泵用于對實驗對象進行充氣加載，微壓計用于測量實驗對象內部的氣壓，氣泵和實驗對象以及微壓計與實驗對象均由軟管相連接；

試驗用計算機用于集成和調用結構模態試驗分析系統以及結構動力學試驗系統，處理和顯示由加速度傳感器和力傳感器傳輸來的電信號，將采集到的加速度信號和力信號，根據多參考最小二乘復頻域(LSCF)原理，生成頻響函數矩陣，經過計算得到試驗對象的各階固有頻率及其模態參數，并同時作為計算結果的輸出顯示終端；

所述結構模態試驗系統、結構動力學試驗系統、試驗用計算機通過數據線連接，充氣測壓系統和試驗對象通過充氣軟管連接，所述試驗對象為充氣柔性薄膜結構。

2.如權利要求1所述一種基于錘擊激勵法的充氣柔性薄膜結構的模態測試裝置，其特征在于：加速度的測量采用單向加速度傳感器，其本身質量不超過4g。

3.如權利要求1所述一種基于錘擊激勵法的充氣柔性薄膜結構的模態測試裝置，其特征在于：試驗前應通過試敲，將信號進行時域和頻域分析，以合理配置力錘的頂帽及錘頭質量。

4.如權利要求1所述一種基于錘擊激勵法的充氣柔性薄膜結構的模態測試裝置，其特征在于：試驗前對所有測點進行通道檢查，每次測量單點的敲擊次數不少于3次。

5.一種基于錘擊激勵法的充氣柔性薄膜結構的模態測試方法，其特征在于：

步驟一：安裝試驗對象；

用柔性尼龍繩將試驗對象的兩端分別連接固定，再將柔性尼龍繩懸掛在試驗支架上；

步驟二：創建幾何并在氣囊上標定測點；

選擇坐標系，創建氣囊上布置的測點，輸入測點坐標，將測點連接形成網格面，同時將測點在試驗對象表面上進行標定；

步驟三：通道連接和設置；

創建模型幾何之后，布置加速度傳感器，將傳感器和數據采集裝置連接，完成通道設置和數據關聯，并設定各傳感器參數；

步驟四：傳感器靈敏度標定；

步驟五：錘擊示波；

通過測試前的幾次錘擊，設置合理的量程范圍，提高測試結果精確性；

步驟六：設置錘擊觸發級、帶寬、窗口以及錘擊點；

步驟七：完成前述所有設置，開始模態測試；用力錘按順序依次敲擊結構上已標定好的所有激勵點，每次敲擊之后，保存力信號和加速度信號；完成全部標定點敲擊后，將所有信號數據導入數據處理器，模態試驗系統通過信號數據建立頻響函數矩陣，進而完成模態參數識別，最終顯示各階模態振型，此外還可對前述所有設置進行修改。