[发明专利]一种环形或筒形结构的模态测试系统及方法

说明书

本发明属于环形或者筒型结构测试技术领域，具体地说，涉及一种环形或筒形结构的模态测试系统及方法。测试系统包括用于悬挂待模拟试件的支架和敲击试件的力锤；还包括依次连接的加速度传感器、信号采集器、LMS振动测试分析系统和系统终端；力锤与LMS振动测试分析系统直接连接，力锤敲击圆环后，振动的输入信号输入LMS系统，同时圆环振动，加速度传感器接收振动输出信号，经信号采集器连接至LMS振动测试分析系统，系统终端软件可根据输入和输出信号，整合计算传递函数得到模态信息。本发明针对环形或筒形结构的面内振动模态问题，依据振动测试理论，提出了定测试点、变激振点的实验方法，以简化实验操作流程。

技术领域

本发明属于环形或者筒型结构测试技术领域，具体地说，涉及一种环形或筒形结构的模态测试系统及方法。

背景技术

环形或者筒型结构在工程中应用非常广泛，例如电机定子、轴承内外圈、行星轮齿圈等等。此类结构的模态特性往往对整体结构的动力学行为影响很大，故而需要进行模态测试。其中，固有频率的测试较为简单，采用各类加速度传感器均能完成。而对振型的测试，若采用传统方法，精度要需要较多的传感器以尽量遍布整个试件，不易实施。若采用激光测振仪扫描测试，测点成近似平面分布时，可通过激光扫描方便的得到精度较高的结果，但是如果测点是沿筒形件外表面这种圆周分布，一个激光头不能轻易完成扫描，需借助辅助设备。采用多个激光头也可配合完成全方位扫描，但是实际情况是激光头一般数量紧张，而且布置多个需要空间太大。

例如伍济钢,袁继广,蒋勉,等人发表的《单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒件模态测试》这一文献中,激光不直接聚焦于被测筒形试件，而是沿着试件的轴线射向与轴线成45度夹角的平面镜片，经反射垂直射向试件内壁，平面镜片在支撑它的旋转装置带动下，可帮助激光扫过试件内壁一圈，完成空间模态测试。该方法的优点是自动化程度高，测试效率高，但要求有这种能使镜片随激光扫描间隔旋转的控制设备和实验台，在没有现成的或不方便制作这种装置的情况下将给测试造成障碍。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种环形或筒形结构的模态测试系统及方法。

本发明采用技术方案的基本构思是：

一种环形或筒形结构的模态测试系统，包括支架、力锤；所述支架上方固定有水平的支撑环以用于悬挂待模拟试件；所述力锤用于敲击待模拟试件上的锤击点；

还包括依次连接的加速度传感器、信号采集器、LMS振动测试分析系统和系统终端；力锤与LMS振动测试分析系统直接连接，力锤敲击圆环后，振动的输入信号输入LMS系统，同时圆环振动，加速度传感器接收振动输出信号，经信号采集器连接至LMS振动测试分析系统，LMS振动测试分析系统配套的系统终端软件可根据输入和输出信号，整合计算传递函数得到模态信息。

进一步的，所述加速度传感器为激光测试传感器。

进一步的，所述的模态测试装置的测试方法包括以下步骤：

步骤1.将每个待测圆环试件做等分标记作为锤击点；

步骤2.连接模态测试系统；

步骤3.在LMS振动测试分析系统的配套软件中建立由步骤3中的锤击点组成的离散圆环模型；

步骤4、将圆环试件用多根弹性悬线水平悬挂于支撑环下方；

步骤5、将激光对焦于圆环试件，光线垂直于圆环外表面；

步骤6、锤击测试：圆环稳定时在锤击点位置垂直表面轻敲，每点敲三次，系统将分析并记录数据，一点敲完后，软件界面选下一点，继续测试，所有点全部完成操作后，将得到圆环试件的模态信息，即固有频率及各固有频率对应的振型图；