[发明专利]一种简支梁固有频率测量系统及方法

权利要求书

1.一种简支梁固有频率测量系统，其特征在于，包括：压电式加速度传感器、电荷放大器、数据采集卡、DAQmx模块、数据预处理模块、信号分析模块、激振信号单元、功率放大器、电磁式激振器和显示记录模块；

所述压电式加速度传感器与电荷放大器连接，电荷放大器与数据采集卡连接，数据采集卡与DAQmx模块连接，经电荷放大器处理以后，简支梁的振动信号被传送到数据采集卡的输入端，数据采集卡收集模拟信号；

所述DAQmx模块作为信号采集程序与采集硬件的硬件驱动与接口，所述数据预处理模块用于完成信号的滤波、加窗消除干扰处理，所述信号分析模块用于对输入信号和输出信号进行FFT运算，得到其幅值谱函数，并取两者的比值得到响应特性曲线，所述激振信号单元用于产生激励信号源，所述电磁式激振器用于将电能转换为机械能，对简支梁提供一个激振力，所述显示记录模块用于显示测量数据。

2.根据权利要求1所述的简支梁固有频率测量系统，其特征在于，所述压电式传感器采用YD-12型压电式加速度传感器，数据采集卡采用PCI-6221采集卡，电荷放大器采用BZ2101单通道电荷放大器，功率放大器采用GF-20功率放大器，电磁式激振器采用JZ系列电动式激振器。

3.根据权利要求1所述的简支梁固有频率测量系统，其特征在于，所述激振信号单元采用脉冲激励，包括：DAQ助手VI、拆分信号VI、波形图VI、等待下一个整数倍毫秒VI、频率响应函数VI和频谱测量函数VI；

所述DAQ助手VI用于设置采集数据或输出信号任务，所述拆分信号VI用于将采集的信号拆分为脉冲信号和简支梁振动信号，所述波形图VI用于显示波形的节点，所述等待下一个整数倍毫秒VI用于控制每次采样数据之间的时间间隔，所述频率响应函数VI用于对采集回来的两个信号进行频率响应计算，输出幅频谱与相频谱，所述频谱测量函数VI用于观测输入脉冲信号的频谱特点。

4.根据权利要求3所述的简支梁固有频率测量系统，其特征在于，所述等待下一个整数倍毫秒VI的参数包括毫秒倍数和毫秒计时器，所述毫秒倍数用于指定VI运行的时间间隔，所述毫秒计时器用于返回等待时间。

5.根据权利要求3所述的简支梁固有频率测量系统，其特征在于，所述频率响应函数VI的参数包括：时间信号X、时间信号Y、窗、幅度和相位，所述时间信号X表示时间波形数据X，所述时间信号Y表示时间波形数据Y，所述窗表示窗函数，所述幅度表示返回平均频率响应的幅度和频率范围，所述相位表示返回平均频率响应的相位和频率范围。

6.根据权利要求1所述的简支梁固有频率测量系统，其特征在于，所述激振信号单元采用正弦波信号作为激励信号，包括：Chirp信号VI、DAQmx读取VI、创建虚拟通道VI、采样时钟VI、DAQmx写入VI和开始任务VI；

所述Chirp信号VI用于产生Chirp信号作为激振信号源，所述DAQmx读取VI用于读取用户指定的任务或虚拟通道中的采样数据，所述创建虚拟通道VI用于选择AI电压，表示输出电压信号，所述采样时钟VI用于配置要获取或生成的采样数，并创建所需的缓冲区，所述DAQmx写入VI用于在用户指定的任务或虚拟通道中写入数据，所述开始任务VI用于使DAQ任务处于运行状态。

7.根据权利要求1-6任一项所述简支梁固有频率测量系统的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

产生激励信号源，电磁式激振器将电能转换为机械能，对简支梁提供一个激振力，压电式传感器检测简支梁的振动加速度，经电荷放大器处理以后，简支梁的振动信号被传送到数据采集卡的输入端，数据采集卡收集模拟信号；

将DAQmx模块作为信号采集程序与采集硬件的硬件驱动与接口；

进行信号的滤波、加窗消除干扰处理；

对输入信号和输出信号进行FFT运算，得到其幅值谱函数，并取两者的比值得到响应特性曲线，显示测量数据。