[发明专利]用于薄壳高阶模态振型测试的同步激振系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及模态振型测试技术领域，具体涉及一种用于薄壳高阶模态振型测试的同步激振系统及测试方法。

背景技术

在燃气轮机、离心压缩机、破碎机、造粒机等机械装备中存在着大量的薄壳构件，例如结构外壳、轴承外圈、转鼓、钢圈等。这些薄壳构件在气动场、惯性力场、机械振动场等多场耦合环境作用下，经常被激发高阶模态而发生高阶振动疲劳失效。由于高阶模态振型局部振动丰富、振动特点愈加复杂，往往具有多个节点或多条节线，使用单个激振器来测试其模态振型存在激励能量分布不均、极有可能发生模态遗漏等问题。另外，由于薄壳的壁厚薄、质量轻，采用传统的电磁激振器也会带给被测壳体较大的附加质量和刚度，影响模态振型的测试效果。因此需要加深对该类结构高阶模态振型测试的相关技术及方法研究，特别是开发出可以满足高阶模态振型测试需求的仪器或设备。

压电陶瓷是能够实现机械能与电能相互转化或耦合的一类重要功能材料，由于逆压电效应，在变化的电场作用下，压电陶瓷可以产生振动能量。同时，由于其体积小、重量轻，因此该类型陶瓷在高频激励方面相对于其它激振方式和方法有着很大的优势。但由于压电陶瓷在尺寸、材料参数、电容量、制备工艺(单级性或双级性)以及驱动电源的输出功率等方面存在很大的差异，目前将压电陶瓷直接作为振动激振设备使用还存在一些问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于薄壳高阶模态振型测试的同步激振系统及测试方法。

本发明的技术方案是：

一种用于薄壳高阶模态振型测试的同步激振系统，包括：

发送产生振动源指令并实时获取激振信号的工业计算机；

根据工业计算机的产生振动源指令来产生相应振动源信号的信号发生器；

将振动源信号转化输出频率和相位不变、幅值放大的激励信号的同相位功率放大器；

通过吸附方式利用激励信号对薄壳构件进行激振的若干吸附型激振器；

采集吸附型激振器的激振信号的数据采集仪；

所述工业计算机的输出端连接信号发生器的输入端，信号发生器的输出端连接同相位功率放大器的输入端，同相位功率放大器的输出端分别连接吸附型激振器的输入端，吸附型激振器吸附在薄壳构件侧壁上，吸附型激振器输出的激振信号作用在薄壳构件侧壁上，同时吸附型激振器的输出端连接数据采集仪的输入端，数据采集仪与工业计算机连接。

所述吸附型激振器安装在可调悬挂装置上，该装置包括：

根据薄壳构件大小来调节框架大小的可调框架；

根据薄壳构件大小进行位置伸缩调节以悬挂薄壳构件的悬挂悬伸支架；

将薄壳构件悬挂在可调框架内部的柔性悬挂绳；

可调框架为正方形框架，可调框架中各连接杆通过位置固定螺钉可调；悬挂悬伸支架安装在可调框架的顶部，柔性悬挂绳的一端与悬挂悬伸支架连接，柔性悬挂绳的另一端连接薄壳构件。

所述悬挂悬伸支架包括八个调节条形板和四个调节支架板；

所述调节条形板为内部具有可调节长条通孔的圆环形结构，各调节条形板星型连接，调节条形板之间用螺钉螺母锁紧；

所述四个调节支架板的一端分别与可调框架的四个顶点固定，四个调节支架板的另一端分别固定在各调节条形板的四个星型连接处。

所述吸附型激振器一端吸附在薄壳构件侧壁上，另一端通过360°蛇形调节结构连接在可调框架上。

所述吸附型激振器包括：

支撑整个吸附型激振器结构的外壳体；

将整个吸附型激振器吸附在薄壳构件侧壁上的磁铁；

连接磁铁和外壳体的振动输出轴；

根据同相位功率放大器的输出信号产生振动的激励源压电陶瓷；

采集激励源压电陶瓷振动量的振动量采集压电陶瓷；

为激励源压电陶瓷和振动量采集压电陶瓷提供回位作用力并传输振动力的蝶形弹簧；

所述激励源压电陶瓷、振动量采集压电陶瓷通过预紧螺杆预紧安装在外壳体内部；多个激励源压电陶瓷并联由同相位功率放大器驱动，激励源压电陶瓷的驱动电压线作为吸附型激振器的驱动信号输入端；激励源压电陶瓷接触安装在振动量采集压电陶瓷上表面，振动输出轴的一端接触安装在外壳体内部激励源压电陶瓷上表面，振动输出轴的另一端位于在外壳体外且安装磁铁；所述蝶形弹簧位于外壳体内部上方且与外壳体压紧，蝶形弹簧下端与激励源压电陶瓷接触。

所述同相位功率放大器包括供电电源和功率转换电路；

所述供电电源包括变压器和整流滤波稳压模块；