[發明專利]一種用于試驗模態測試的全自動模態力錘及方法

有效

• 申請號: 201711416246.7
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108132130B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 李暉;賈辰強;孫偉;李鶴;智迪;聞邦椿;丁敏靈;丁彥楠;吳世光
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

本發明為一種用于試驗模態測試的全自動模態力錘及方法，模態力錘內芯包括內殼以及安裝于內殼中的測力機構、測距機構和調力機構，內殼整體嵌設于外殼中，手柄固定安裝于外殼外部下方，手柄與調力機構之間安裝有扳手機構，扳手機構穿置于外殼及內殼與調力機構卡接；方法為：根據實際情況與待測物體，調節施力大小、敲擊點、頂針與配重頭之間的距離；調節脈沖敲擊力；扣動扳機結構內芯彈出；松開扳機，內芯回收；通過計算機查看激勵信號。本發明操作簡單，解決了模態力錘需要使用者敲擊時執錘要穩、落點要準、容易雙擊、以及勿使沖擊點在試件上滑移等過高要求，大大降低了使用模態力錘的難度，容易掌握操作要點，提高模態參數的測試精度和測試效率。

技術領域

本發明涉及一種振動測試技術領域，具體為一種用于試驗模態測試的全自動模態力錘及方法。

背景技術

模態力錘是試驗模態測試過程中的關鍵設備，是人們在振動測試中廣泛使用的一種振動激勵設備。通過模態力錘可對結構系統產生脈沖激勵，通過激發被測結構在較廣的頻段內產生振動響應，進而與測振傳感器相互配合，便可獲取被測結構系統的頻響函數，再通過一定的模態辨識方法，就可以獲得結構系統的固有頻率、阻尼比和模態振型等模態參數。目前，如圖1所示的大、中、小型號模態力錘已經應用于我國航空、航天、國防等各個科學研究、工程測試、實驗室教學等領域。

然而，傳統的模態力錘每次敲擊“力道”不同，難以控制激勵幅度和頻率，且容易出現“雙擊”等問題，導致試驗模態測試獲得的頻響函數質量不高，進而影響模態參數的測試精度。另外，模態力錘在使用時對工程師的“經驗”要求極高，新手往往需要經過大量的敲擊訓練后，才能勝任實驗模態測試的任務，這無疑增大了試驗模態測試的門檻，也不利用模態力錘在模態測試應用領域的推廣與應用。

以測試高檔數控機床為例，圖1給出了所搭建高檔數控機床主軸為刀柄為刀具系統在試驗模態測試時各個儀器的連接示意圖，其中，模態力錘用于激發機床主軸為刀柄為刀具系統產生脈沖振動響應，進而通過三向加速度傳感器可獲得該系統的三維頻響函數。在測試過程中，使用者需要對不同刀具的不同測點位置進行反復的脈沖激勵。利用傳統的模態力錘進行測試時，不同刀具模態測試時力錘激勵的位置，需要敲擊大量測點，且每個測點需要重復測試多次，該方法不僅對操作者的經驗要求很高，同時也對操作者的測試毅力和測試水平都是極大的考驗。

在傳統的模態力錘使用中，需要使用者敲擊時執錘要穩，落點要準，不能雙擊，勿使沖擊點在試件上滑移等要求，而使用者很難掌握這些要點。

發明內容

針對現有模態力錘技術中的測試精度不足和測試效率低下的問題，本發明提供一種用于試驗模態測試的全自動模態力錘及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明一種用于試驗模態測試的全自動模態力錘，包括：外殼、內芯及手柄，其中，內芯包括內殼以及安裝于內殼中的測力機構、測距機構和調力機構，內殼整體嵌設于外殼中，手柄固定安裝于外殼外部下方，手柄與調力機構之間安裝有扳手機構，扳手機構穿置于外殼及內殼與調力機構卡接。

所述測力機構包括力傳感器、力傳感器連接器以及力傳感器配重頭，其中力傳感器安裝于內芯端部，力傳感器一端通過力傳感器連接器固定安裝在測距機構中的碰撞體上；力傳感器配重頭安裝于力傳感器另一端部，暴露于外殼端部外。

所述測距機構包括頂針、齒輪以及碰撞體，其中，頂針中部設有第一齒條，碰撞體內部設有第二齒條，頂針由碰撞體內部穿過，第一齒條與第二齒條之間通過齒輪嚙合；頂針前端設有刻度，并暴露在外殼端部外。

所述碰撞體外觀為柱體，柱體內部為變徑空芯，空芯一端容裝力傳感器和力傳感器連接器，另一端容裝碰撞體彈簧，空芯中部為用于固定力傳感器連接器和通過力傳感器的導線的小內徑；柱體中還設有第一變徑通孔，其軸向與變徑空芯軸向平行，第一變徑通孔中內徑大的部分內壁上設有第二齒條；第二齒條兩側內壁為用于婁裝齒輪的軸的豁口，頂針穿置于該第一變徑通孔中。