[发明专利]一种模态激振器相位自动控制补偿设备及方法

说明书

本申请涉及一种模态激振器相位自动控制补偿的设备及方法，其设备包括：信号源、功率放大器、阻抗头、激振器和数据采集仪，激振器通过功率放大器连接信号源，信号源还连接自动控制和相位补偿模块；阻抗头上设有加速度传感器、力传感器；阻抗头连接在被测对象上；数据采集仪与信号源、阻抗头连接，用于采集信号源、阻抗头输出的参数。本发明的有益效果是：能够快速高效实现激振器相位自动控制和补偿，使得激励和响应的相位差满足实验要求，提升模态测试分析的精度。

技术领域

本申请属于结构力学性能测试分析技术领域，尤其是涉及一种模态激振器相位自动控制补偿的方法。

背景技术

实验模态技术是振动领域的重要研究内容，通过模态测试及分析，可以得到结构各动态特性，包括固有频率、阻尼比和振型等参数，为后续的结构优化设计和减振降噪提供关键性数据和依据。

模态测试的激励方式可以分为两类：激振器激励和力锤激励。前者能提供持续不断的激励能量，同时激励信号多样化，包括随机信号、正弦扫频、正弦定频、猝发随机等，对应于不同的实验对象和要求，尤其是对于非线性结构，激振器激励是唯一的解决方案。

从整个激振器模态测试流程来看，模态测试分析软件或者信号发生器产生的激励信号(正弦波或者随机信号等)，需要经过D/A转化、功率放大器和激振器等，最终到达被测对象，驱动被测对象振动。因此，最原始产生的激励信号和最终被测对象受到的信号之间存在相位差，而这个相位差会导致模态测试的误差(比如，在纯模态实验过程，需要保证激励和响应信号之间相位差严格接近90度)。由此可知，激振器模态测试过程中，激振器相位的自动控制和动态补偿至关重要。

目前，激振器模态测试相位补偿方法，主要由以下几种方法：

1、手动调节模态测试分析软件或者信号发生器信号的相位：根据激振器这边的信号的相位信息(力传感器)，在软件或者信号发生器面板上，手动调整相位，使得激励和响应信号逐渐逼近要求。缺点：需要手动多次调整，因为依赖经验和手动的方式，很多情况下，会出现越调整效果越差的情况，费时费力；

2、通过经验判断，手动调整激振器、功率放大器参数等，从而调整被测对象接收的激励信号的相位。和第一个方法类似，依赖经验和手动的方式，同时，调整的对象涉及到激振器和功率放大器，调整的难度更大，更复杂，很难得到理想的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中激振器模态测试相位补偿方法的不足，从而提供一种模态激振器相位自动控制补偿的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种模态激振器相位自动控制补偿的设备，包括：

信号源、功率放大器、阻抗头、激振器和数据采集仪，激振器通过功率放大器连接信号源，信号源连接自动控制和相位补偿模块；所述阻抗头上设有加速度传感器、力传感器；所述阻抗头连接在被测对象上；所述数据采集仪与所述信号源、阻抗头连接，用于采集信号源、阻抗头输出的参数。

一种模态激振器相位自动控制补偿的方法，包括以下步骤：

S1，在被测对象上连接阻抗头、激振器，激振器通过功率放大器连接信号源，信号源还连接自动控制和相位补偿模块；所述阻抗头上设有加速度传感器、力传感器；

S2，通过数据采集仪得到阻抗头的加速度传感器、力传感器实时信号，得出被测对象的振动频率、相位、幅值；根据信号源的实时信号，得到信号源的输出频率、相位、幅值，运用自动控制和相位补偿模块的自动迭代算法，更新信号源相位与相位补偿值的和值，使所述和值逼近要求值，所述要求值为被测对象的相位值

S3，信号源以更新后的参数输出，驱动激振器激励被测对象；

S4，获取信号源相位与相位补偿值的和值与要求值的差值的绝对值；