[发明专利]一种振动模态测试系统整体校准装置及校准修正方法

说明书

本发明公开的一种振动模态测试系统整体校准装置及校准修正方法，属于振动计量测试设备技术领域。本发明包括固定夹持机构、标准模态件、标准力传感器安装结构、顶杆、激振器、激振器控制系统、激光扫描测量系统、信号采集系统、模态特性分析系统。本发明对标准模态件的多阶模态特性进行精确测量；通过分析校准过程中的标准模态件安装引入的质量、激振器的附加质量、力传感器安装结构的附加质量、力传感器安装结构的附加刚度等因素，确立模态结果与附加质量之间的关系，通过所述关系进一步确定附加质量为Msubgt;x/subgt;时的不同阶数的修正参数Ksubgt;i/subgt;，解决振动模态测量系统中一直存在力传感器安装结构附加质量的问题，使模态校准结果更准确。

技术领域

本发明涉及一种振动模态测试系统整体校准装置及校准修正方法，属于振动计量测试设备技术领域。

背景技术

振动模态是结构系统的固有振动特性，每一个模态特性具有特定的固有频率、模态振型和阻尼比。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性，如果通过模态分析方法搞清楚了结构在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源激励下实际的振动响应，因此，对结构开展模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。

对于振动模态测量，常采用激振器或者力锤作为激励设备提供正弦振动激励或者脉冲激励，模态测量方式从最早的加速度传感器测量到现在广泛使用激光测振仪或激光位移传感器等多种测量方式。振动模态测量及分析在航空航天、汽车制造、土木桥梁等领域有着越来越广泛的应用，尽管振动模态测试在实际工程应用中作用如此重要，但其计量校准问题却一直没能彻底解决，仍以实验室校准为主要方法。目前对振动模态测试系统(激振器激励)主要采用仪器单元分别校准，测量通道上各仪器单元分别按各自的计量规程校准，综合得到测量通道上的系统性能参数的准确度。此种校准方法无法计入由于各仪器单元之间安装结构造成的系统误差，主要包括附加质量和附加刚度的影响。

发明内容

为了解决模态校准中未能精确评估力传感器安装结构附加质量对校准结果的问题，本发明的主要目的之一是提供一种振动模态测试系统整体校准装置及校准修正方法，采用标准模态件进行校准，对标准模态件的多阶模态特性进行精确测量。通过分析校准过程中的标准模态件安装引入的质量、激振器的附加质量、力传感器安装结构的附加质量、力传感器安装结构的附加刚度等因素，确立模态结果与附加质量之间的关系，通过所述关系构建动模态测试系统整体校准修正方法，进一步确定附加质量为M_x时的不同阶数的修正参数K_i，解决振动模态测量系统中一直存在力传感器安装结构附加质量的问题，使模态校准结果更准确。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明公开的一种振动模态测试系统整体校准装置，包括固定夹持机构、标准模态件、标准力传感器安装结构、顶杆、激振器、激振器控制系统、激光扫描测量系统、信号采集系统、模态特性分析系统。

其中，固定夹持机构和标准模态件构成标准模态件结构。

固定夹持机构用于固定标准模态件。

标准力传感器安装结构、顶杆、激振器、激振器控制系统构成正弦振动激励结构。

扫描激光测量系统对标准模态件在受到正弦振动激励条件下的各阶模态频率、振型等模态特性参数进行非接触测量。

信号采集系统和模态特性分析系统构成数据采集及分析系统，对标准模态件受到的激励信号和扫描激光测量系统测得的模态特性参数进行采集和分析，得到标准模态件参数。所述标准模态件参数包括各阶固有频率、模态振型、模态阻尼比。

标准模态件采用夹持机构固定后，分别用激振器对标准模态件施加正弦振动激励，改变力传感器的外侧安装板的质量，通过激光扫描测量系统测得标准模态件的各阶模态特性参数，所述各阶模态特性参数包括固有频率、模态振型、阻尼比。