[发明专利]一种可定量激励的主轴固有频率多点测试系统

权利要求书

1.一种可定量激励的主轴固有频率多点测试系统，其特征在于：包括和主轴连接的定量激振装置，主轴上连接有一个以上的加速度传感器，加速度传感器的信号输出端、定量激振装置的力传感器通过数据采集卡和计算机连接，计算机安装有测试分析软件；

所述的定量激振装置，包括与主轴直接接触的激振头(1)，激振头(1)与力传感器(2)旋拧在一起，力传感器(2)的信号输出通过信号传输线(3)与数据采集卡连接，激振头(1)和力传感器(2)连接在激振杆(7)前端，激振杆(7)后端设有激振杆拉扭(11)，信号传输线(3)从激振杆(7)内部走线，激振杆(7)穿过基座(21)内部，基座(21)前端固定有前端盖(5)，基座(21)后端固定有后端盖(22)，后端盖(22)通过后端盖紧固盖(12)压紧在基座(21)上，基座(21)中部内侧设有中部校正盖(18)，中部校正盖(18)连接在基座(21)上，激振杆(7)穿过前端盖(5)、中部校正盖(18)、后端盖(22)、后端盖紧固盖(12)，恒力弹簧(6)前端铰接在激振杆(7)上，后端固定在中部校正盖(18)上，呈缠绕状分布在激振杆(7)的前端盖(5)和中部校正盖(18)之间的部分，激振杆挡块(9)固定在激振杆(7)的中部校正盖(18)和后端盖(22)之间的部分，激振杆挡块(9)和卡爪(14)配合，卡爪(14)一端和卡爪旋转铆钉(13)连接，卡爪(14)绕卡爪旋转铆钉(13)可旋转，另一端和紧固铆钉(15)连接，卡爪(14)绕紧固铆钉(15)可旋转，卡爪(14)和顶尖(17)的一端配合，顶尖(17)和顶尖旋转铆钉(16)连接，顶尖(17)绕顶尖旋转铆钉(16)可旋转，顶尖(17)的另一端与释放杆(19)后端铰接，释放杆(19)穿过中部校正盖(18)、前端盖(5)，释放杆(19)前端有释放杆推扭(20)。

2.根据权利要求1所述的一种可定量激励的主轴固有频率多点测试系统，其特征在于：所述的力传感器(2)前端安装有弹性的激振头(1)来保护传感器和被测物体，力传感器(2)采集的数据通过激励力的信号传输线(3)连接数据采集卡，激励力的信号传输线(3)从激振杆(7)内部传输。

3.根据权利要求1所述的一种可定量激励的主轴固有频率多点测试系统，其特征在于：所述的定量激振装置的工作流程是：手动拉动激振杆拉扭(11)，激振杆(7)上的激振杆挡块(9)将与卡爪(14)配合，此时恒力弹簧(6)被压缩一定长度，其变形力符合胡克定律F＝kx，将激振装置对准被测试物体的激振点，旋动释放杆推扭(20)，推力自释放杆(19)推动顶尖(17)，顶尖(17)绕顶尖旋转铆钉(16)旋转，从而推动卡爪(14)在卡爪旋转铆钉(13)和紧固铆钉(15)的共同作用顺时针旋转到一定角度，松开释放杆推扭(20)，此时激振杆(7)将被释放，在恒力弹簧(6)的恢复力作用下，激振被测物体。

4.根据权利要求1所述的一种可定量激励的主轴固有频率多点测试系统，其特征在于：所述的测试分析软件的流程为：当被测物体被定量激励之后，测试分析软件通过数据采集卡采集到力传感器(2)传送的力信号，这便得到了稳定的激振力数值；与此同时，数据采集卡通过加速度传感器拾取相应响应点系统的被激响应，然后操作测试分析软件对激励信号和响应信号做信号相干性分析，之后进行固有频率的计算，分析原理如下：

其中A表示输入端的激励信号，B表示输出端的响应信号，r_AB(f)表示输入输出的相干函数，S_AB(f)表示输入输出的互功率谱，S_AA(f)、S_BB(f)分别表示输入和输出的自功率谱；

固有频率计算方法采用两种计算相互验证的方式进行，计算原理如下：

其中，H_AB(f)为系统的传递函数，F_B(f)为输出信号的傅里叶变换，F_A(f)为输入信号的傅里叶变换，S_AB(f)与S_AA(f)的意义同上，通过提取传递函数的峰值就可以得到系统的固有频率。

5.根据权利要求1所述的一种可定量激励的主轴固有频率多点测试系统，其特征在于：所述的加速度传感器为PCB加速度传感器，数据采集卡为NI-4432采集卡。