第三章 動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量課件

第三章

動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量$3.1動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變的類型

動(dòng)態(tài)應(yīng)變確定性非確定性：隨機(jī)性周期性非周期性簡(jiǎn)諧復(fù)雜瞬變性準(zhǔn)周期性第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變的類型1、周期性動(dòng)應(yīng)變應(yīng)變隨時(shí)間變化的規(guī)律可以用周期函數(shù)來(lái)描述1）簡(jiǎn)諧周期性動(dòng)應(yīng)變：正弦波2）復(fù)雜周期性動(dòng)應(yīng)變：可以分解為兩個(gè)或兩個(gè)以上振幅不同、頻率為某一基波頻率整數(shù)倍的簡(jiǎn)諧波

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變的類型2、非周期性動(dòng)應(yīng)變1）瞬變性動(dòng)應(yīng)變由瞬態(tài)載荷作用引起的特點(diǎn)：只在有限的時(shí)間范圍內(nèi)存在波形是單個(gè)脈沖或是迅速衰減的振蕩曲線通常含有從零到無(wú)限大的連續(xù)分布的所有頻率成分選定測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，要考慮系統(tǒng)的工作頻率及信號(hào)的脈沖前沿寬度2）準(zhǔn)周期動(dòng)應(yīng)變是由若干個(gè)簡(jiǎn)諧周期性動(dòng)應(yīng)變疊加而成的，但其頻率之比不全是有理數(shù)3、隨機(jī)性動(dòng)應(yīng)變變化規(guī)律不能用確定的數(shù)學(xué)公式描述重復(fù)測(cè)量的數(shù)據(jù)存在著一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，可以用概率統(tǒng)計(jì)的方法描述和分析

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和疲勞壽命1、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性動(dòng)態(tài)測(cè)量要求：應(yīng)變片不僅能正確地感受應(yīng)變的變化，還要能正確地反映應(yīng)變的變化應(yīng)變片的幾何尺寸與被測(cè)應(yīng)變的頻率之間應(yīng)滿足一定的關(guān)系 構(gòu)件上應(yīng)變傳播的過(guò)程：應(yīng)變波由構(gòu)件表面經(jīng)粘結(jié)層和基底傳到敏感柵應(yīng)變波沿應(yīng)變片的柵長(zhǎng)方向傳播第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和疲勞壽命構(gòu)件表面上A點(diǎn)粘貼柵長(zhǎng)為l的應(yīng)變片應(yīng)變波長(zhǎng)為，其數(shù)學(xué)式為：這樣，A點(diǎn)處的真實(shí)應(yīng)變值（應(yīng)變片柵長(zhǎng)中點(diǎn)處的應(yīng)變值）為：A點(diǎn)的應(yīng)變測(cè)量讀數(shù)表示應(yīng)變片的輸出，它等于在應(yīng)變片柵長(zhǎng)范圍內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)變的平均值：比較上兩式可知，用柵長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均應(yīng)變表示柵長(zhǎng)中點(diǎn)處的應(yīng)變，將產(chǎn)生誤差，其相對(duì)誤差為：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和疲勞壽命顯然，與比值有關(guān)。由于：因此對(duì)一定柵長(zhǎng)的應(yīng)變片，當(dāng)被測(cè)應(yīng)變的頻率越高時(shí)，其測(cè)量讀數(shù)的相對(duì)誤差也越大。應(yīng)變片的輸出與被測(cè)應(yīng)變頻率之間的關(guān)系，稱為應(yīng)變片的頻響特性，它取決于應(yīng)變片的柵長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)，可以采用近似公式：由于應(yīng)變波在材料中的傳播速度是常數(shù)，所以根據(jù)上式有：給定允許的相對(duì)誤差和被測(cè)動(dòng)態(tài)應(yīng)變的最高頻率，可得出應(yīng)變片允許的最大柵長(zhǎng)給定允許的相對(duì)誤差和應(yīng)變片柵長(zhǎng)，可確定應(yīng)變片允許的極限頻率第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和疲勞壽命2、疲勞壽命一般應(yīng)變片常溫下的疲勞壽命為105—106次動(dòng)態(tài)應(yīng)變片的疲勞壽命可達(dá)107—108次制造商提供的應(yīng)變片的疲勞壽命是在+/-1000微應(yīng)變的應(yīng)變幅值下標(biāo)定的，因而應(yīng)變幅值超過(guò)該范圍后，應(yīng)變片的實(shí)際疲勞壽命將低于給定值

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)1、動(dòng)態(tài)測(cè)量的儀器

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)2、動(dòng)態(tài)測(cè)量的標(biāo)定1）靜態(tài)標(biāo)定：工作頻率不太高的情況下原理：用在靜態(tài)裝置上產(chǎn)生的靜態(tài)應(yīng)變作為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變和被測(cè)應(yīng)變作比較。方法：電標(biāo)定法：由標(biāo)準(zhǔn)電阻應(yīng)變儀或動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上的標(biāo)定電路產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，并用這種電信號(hào)來(lái)模擬標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)，再傳輸給記錄設(shè)備進(jìn)行記錄機(jī)械標(biāo)定法：由一套機(jī)械裝置直接產(chǎn)生定值標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)，然后再用應(yīng)變儀測(cè)量并由記錄設(shè)備進(jìn)行記錄，或是用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)變信號(hào)采集2）動(dòng)態(tài)標(biāo)定：測(cè)量較高頻率（100Hz以上)的動(dòng)應(yīng)變時(shí)原理：是使標(biāo)準(zhǔn)試件上某點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)簡(jiǎn)諧規(guī)律變化且幅值已知的動(dòng)應(yīng)變，它的頻率和被測(cè)結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)變頻率相近。將應(yīng)變片粘貼在標(biāo)準(zhǔn)試件上，并與測(cè)量記錄儀器連接，便可根據(jù)已知的動(dòng)應(yīng)變幅值進(jìn)行標(biāo)定。

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)3、動(dòng)態(tài)測(cè)量中的防干擾措施1）干擾源的分類及特點(diǎn)電磁干擾：工頻干擾和無(wú)線電干擾靜電干擾：測(cè)量導(dǎo)線與電力線之間存在漏電容時(shí)地電壓、地電流：每臺(tái)儀器的載波頻率不同時(shí)會(huì)發(fā)生互擾儀器間的干擾2）干擾源的檢查排除應(yīng)變儀內(nèi)部因素檢查測(cè)量導(dǎo)線及應(yīng)變片用標(biāo)準(zhǔn)電阻代替應(yīng)變片可排除導(dǎo)線原因加載后卸載時(shí)有零漂表明有直流干擾（多來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)的開(kāi)動(dòng)或關(guān)閉時(shí)）

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)3）防干擾源的措施電磁干擾：測(cè)量導(dǎo)線絞扭、屏蔽遠(yuǎn)離干擾源縮短測(cè)量導(dǎo)線的長(zhǎng)度地電壓、地電流：一點(diǎn)接地浮空儀器間的互擾：各應(yīng)變儀載波頻率同步其他措施：濾波干擾源的屏蔽、接地

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變的記錄曲線與修正動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量的典型記錄曲線：記錄曲線中要給出時(shí)間的作圖比例標(biāo)記波形曲線上幅高位h所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值為：H取記錄前后標(biāo)定的H值的平均值波形圖上應(yīng)變變化和時(shí)標(biāo)的周期記錄長(zhǎng)度各為b和B，則應(yīng)變波形的周期為：

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變的記錄曲線與修正修正：1、零線的修正2、應(yīng)變測(cè)量值的修正電標(biāo)定法：按靜態(tài)測(cè)量時(shí)的修正方法修正機(jī)械標(biāo)定法：不需要修正

第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變的數(shù)據(jù)分析周期性應(yīng)變信號(hào)：復(fù)雜周期性應(yīng)變可用傅里葉級(jí)數(shù)表示：這樣，第n次諧波的幅值和相位可由、確定如下：通常的作法是將波形圖離散處理，再進(jìn)行數(shù)值積分。 第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變的數(shù)據(jù)分析具體作法：將基波周期T分為N等份，k=0,1,2,….N-1,時(shí)間間隔為。頻率為：此時(shí)傅里葉系數(shù)計(jì)算公式為：傅里葉系數(shù)的項(xiàng)數(shù)n設(shè)為m，即：N=1,2,3,……,m則包括在內(nèi)的傅里葉系數(shù)共有2m+1個(gè)。由N個(gè)數(shù)值來(lái)確定2m+1個(gè)系數(shù)，則要求m=(N-1)/2。這說(shuō)明應(yīng)用此離散方法計(jì)算信號(hào)的頻譜時(shí)，所得的最高諧波次數(shù)不超過(guò)(N-1)/2次。如取N為偶數(shù)，對(duì)于n=N/2，有所以。這時(shí)只有2m個(gè)待定系數(shù)，m=N/2。通常為了計(jì)算方便，取N為偶數(shù)。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量$3.2結(jié)構(gòu)的振動(dòng)第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量振動(dòng)的概念機(jī)械振動(dòng)是物體在一定位置附近所作的周期性往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。在大多數(shù)情況下，振動(dòng)是有害的，它對(duì)儀器設(shè)備的精度，壽命和可靠性都會(huì)產(chǎn)生影響。振動(dòng)也有可以被利用的一面，如輸送、清洗、磨削、監(jiān)測(cè)等。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量結(jié)構(gòu)振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)一般振動(dòng)測(cè)試大致可分為兩類:一類是測(cè)量設(shè)備和結(jié)構(gòu)所存在的振動(dòng);另一類則是對(duì)設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵(lì)，使其產(chǎn)生振動(dòng)，然后測(cè)量其振動(dòng)。此類測(cè)振的目的是研究設(shè)備或結(jié)構(gòu)的力學(xué)動(dòng)態(tài)特性。

測(cè)定結(jié)構(gòu)的自振特性測(cè)定材料的動(dòng)力特性測(cè)定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)和儀表的耐振性進(jìn)行檢驗(yàn)對(duì)振動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)自激振動(dòng)(機(jī)械)系統(tǒng)單自由度多自由度

強(qiáng)迫振動(dòng)自由振動(dòng)反饋機(jī)制持續(xù)激勵(lì)初始激勵(lì)恒定能源激勵(lì)響應(yīng)第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量一、單自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)

系統(tǒng)在沒(méi)有激勵(lì)下，由初始條件引起的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)。初始位移初始速度a—無(wú)阻尼b—小阻尼c—臨界阻尼d—大阻尼第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量自由振動(dòng)的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。振幅大小決定于初始條件（初始位移和初始速度）。系統(tǒng)的阻尼大，振幅衰減快；阻尼小，振幅衰減慢。阻尼系數(shù)

=1

稱為臨界阻尼。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量M=質(zhì)量矩陣C=阻尼矩陣K=剛度矩陣加速度向量速度向量位移向量外加力向量f(t)x(t)kcm第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量質(zhì)點(diǎn)M的自由振動(dòng)微分方程為：令為衰減系數(shù)，當(dāng)時(shí)，上式的解為：令為結(jié)構(gòu)的固有頻率，為周期當(dāng)，即無(wú)阻尼時(shí)，有：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量由可知，令則有：?jiǎn)巫杂啥冉Y(jié)構(gòu)的振幅為：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量對(duì)上式兩邊取自然對(duì)數(shù)，當(dāng)時(shí)，，上式可變?yōu)椋簽樘岣哂?jì)算精度，可采用：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量timem1m增大質(zhì)量降低頻率第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量增加阻尼降低幅度timemkc1+c2第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量二、單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)振動(dòng)的頻率等于激勵(lì)的頻率。振幅大小與激勵(lì)的大小成正比。激勵(lì)頻率接近固有頻率時(shí)，發(fā)生共振現(xiàn)象。阻尼小，共振峰高；阻尼大，共振峰低。位相上說(shuō)，振動(dòng)落后于激勵(lì)。振幅和位相隨激勵(lì)頻率而變化，變化規(guī)律用系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性來(lái)表示。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量結(jié)構(gòu)振動(dòng)微分方程為：上式的解為：其中：所以方程的解為：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量幅頻特性令式中：則有：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量幅頻特性討論:1）此時(shí)結(jié)構(gòu)只受靜載荷作用2）此時(shí)結(jié)構(gòu)振幅迅速增大，當(dāng)阻尼系數(shù)趨于零時(shí)，趨于無(wú)窮大，結(jié)構(gòu)將發(fā)生共振而破壞3）若，則其最大值將發(fā)生在處，其值為：為此，當(dāng)將幅頻曲線上峰值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率作為結(jié)構(gòu)固有頻率將存在誤差，應(yīng)予修正：當(dāng)時(shí)，產(chǎn)生的誤差小于1%，即可以幅頻曲線峰值點(diǎn)頻率代替結(jié)構(gòu)的固有頻率。幅值共振法第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量相頻特性1）當(dāng)時(shí)，2）當(dāng)時(shí)，3）當(dāng)時(shí)，如果，則有：因此，可根據(jù)來(lái)確定結(jié)構(gòu)的固有頻率相位共振法第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)幅頻特性相頻特性

激勵(lì)頻率激勵(lì)頻率響應(yīng)幅值響應(yīng)位相第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的自由振動(dòng)為各階自由振動(dòng)的疊加。振動(dòng)一般不再是簡(jiǎn)諧的。各階自由振動(dòng)所占成分的大小，決定于初始條件。各階自由振動(dòng)衰減的快慢，決定于該階的阻尼。阻尼大，衰減快；阻尼小，衰減慢。在衰減過(guò)程中，各階的振型保持不變，即節(jié)點(diǎn)位置不變。三、多自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量振動(dòng)微分方程：設(shè)為結(jié)構(gòu)的主振型向量，為結(jié)構(gòu)的廣義坐標(biāo)，為廣義力，為廣義質(zhì)量，結(jié)構(gòu)為線彈性體，則結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移為：代入前式，并考慮主振型具有正交性的特點(diǎn)，有：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量0°-90°-180°md1+d2d1dF211+2121+2頻率頻率相位幅度第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量振動(dòng)的頻率等于外激勵(lì)的頻率。振型為各階振型的疊加。各階振型所占的比例，決定于外激勵(lì)的頻率和作用點(diǎn)位置。激勵(lì)頻率接近某階固有頻率時(shí)，該階振型增大而占主導(dǎo)地位，是為該階共振狀態(tài)。共振峰大小決定于該階阻尼值和激勵(lì)的位置。作用在某階節(jié)點(diǎn)上的激勵(lì)力，不能激起該階振動(dòng)。四、多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量五、隨機(jī)振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)、沖擊（一）隨機(jī)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)是一種非確定性振動(dòng)，它只服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可分為平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)和非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)。平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)又包括各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)和非各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)。沒(méi)有確定的周期，振動(dòng)量與時(shí)間也無(wú)一定的關(guān)系。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量（二）瞬態(tài)振動(dòng)與沖擊瞬態(tài)振動(dòng)是指在極短時(shí)間內(nèi)僅持續(xù)幾個(gè)周期的振動(dòng)。特點(diǎn)：沖擊是單個(gè)脈沖。過(guò)程突然發(fā)生，持續(xù)時(shí)間短，能量很大。通常它由零到無(wú)限大的所有頻率的諧波分量構(gòu)成。瞬態(tài)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間可比系統(tǒng)的自振周期大幾倍。沖擊持續(xù)時(shí)間比被沖擊系統(tǒng)的自振周期要短。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量$3.3測(cè)振系統(tǒng)與設(shè)備第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量

如果知道了系統(tǒng)的輸入（激勵(lì)）和輸出（響應(yīng)），就可以求出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試就是求取系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的一種試驗(yàn)方法。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量

振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)包括下述三個(gè)主要部分：

激勵(lì)部分實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的激勵(lì)（輸入），使系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)。它主要由激勵(lì)信號(hào)源、功率放大器和激振器組成。拾振部分檢測(cè)并放大被測(cè)系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定的形式（通常為電信號(hào)）。它主要由傳感器、放大器組成。

分析記錄部分將拾振部分傳來(lái)的信號(hào)記錄下來(lái)供分析處理并記下處理結(jié)果。它主要由各種記錄設(shè)備和頻譜分析設(shè)備組成。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量一、激振設(shè)備1、穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)方法激勵(lì)信號(hào)是一個(gè)具有穩(wěn)定幅值和頻率的正弦信號(hào)，測(cè)出激勵(lì)大?。ふ窳Υ笮。┖晚憫?yīng)大小，便可求出系統(tǒng)在該頻率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)的大小。激勵(lì)系統(tǒng)一般由正弦信號(hào)發(fā)生器、功率放大器（恒流輸出）和激振器組成；測(cè)量系統(tǒng)由跟蹤濾波器、峰值電壓表和相位計(jì)組成。

（一）激勵(lì)方式：第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)即施加在被測(cè)對(duì)象上的力是穩(wěn)態(tài)正弦力(穩(wěn)定幅值和頻率的正弦信號(hào))，測(cè)出激勵(lì)大小和響應(yīng)大小，便可求出系統(tǒng)在該頻率點(diǎn)處的頻率響應(yīng)的大小。它具有能量集中、精度高等優(yōu)點(diǎn)?？煞譃閱吸c(diǎn)激勵(lì)和多點(diǎn)激勵(lì)。單點(diǎn)激勵(lì)就是采用一個(gè)激振器，對(duì)結(jié)構(gòu)上某一點(diǎn)進(jìn)行激勵(lì)。多點(diǎn)激勵(lì)是用兩個(gè)或兩個(gè)以上的激振器對(duì)被測(cè)物同時(shí)進(jìn)行激勵(lì)。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量穩(wěn)態(tài)正弦激勵(lì)測(cè)試原理框圖

激振器功放信號(hào)發(fā)生器機(jī)械阻抗分析儀X-Y記錄儀打印機(jī)電荷放大器加速度計(jì)柔性桿力傳感器被測(cè)試件激勵(lì)系統(tǒng)一般由正弦信號(hào)發(fā)生器、功率放大器和電磁激振器組成，測(cè)量系統(tǒng)由跟蹤濾波器、峰值電壓表和相位計(jì)組成。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量2、瞬態(tài)激勵(lì)方法激勵(lì)信號(hào)是一種瞬態(tài)信號(hào)，它屬于一種寬頻帶激勵(lì)，即一次同時(shí)給系統(tǒng)提供頻帶內(nèi)各個(gè)頻率成份的能量，使系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)。一種快速測(cè)試方法。常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。常用的瞬態(tài)激勵(lì)方法有快速正弦掃描、脈沖錘擊、階躍松弛激勵(lì)第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量掃描信號(hào)的頻譜曲線幾乎是一根平坦的曲線，從而能達(dá)到寬頻帶激勵(lì)的目的。

①快速正弦掃描：正弦激勵(lì)信號(hào)在所需的頻率范圍內(nèi)作快速掃描（數(shù)秒內(nèi)完成），即激振信號(hào)頻率在掃描周期T內(nèi)成線性增加，而幅值保持恒定。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量

②脈沖錘擊激勵(lì)：用脈沖錘對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行敲擊，施加一個(gè)脈沖力，使之發(fā)生振動(dòng)。由于脈沖錘擊力在一定頻率范圍內(nèi)具有平坦的頻譜曲線，所以它是一種寬頻帶的快速激勵(lì)方法。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量3、隨機(jī)激勵(lì)方法①純隨機(jī)激勵(lì)

理想的純隨機(jī)信號(hào)是具有高斯分布的白噪聲，它在整個(gè)時(shí)間歷程上是隨機(jī)的，不具有周期性，在頻率域上是一條幾乎平坦的直線。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量②偽隨機(jī)激勵(lì)偽隨機(jī)信號(hào)是一種有周期性的隨機(jī)信號(hào)，它在一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是純隨機(jī)的，但各個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是完全相同的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于試驗(yàn)的可重復(fù)性。將白噪聲在T內(nèi)截?cái)?，然后按周期T反復(fù)重復(fù)，即形成偽隨機(jī)信號(hào)。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量（二）激振設(shè)備1、敲振錘（脈沖錘）產(chǎn)生瞬態(tài)激勵(lì)力；錘擊力的大小由錘擊質(zhì)量和錘擊被測(cè)系統(tǒng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度決定。激勵(lì)的頻率范圍主要由接觸表面剛度決定，錘頭剛度越大，敲擊時(shí)的頻譜特性越寬，脈沖的持續(xù)時(shí)間越短，上限頻率ω越高。為了能調(diào)整激勵(lì)頻率范圍，通常使用一套不同材料的錘頭。為了記錄敲擊時(shí)敲擊力隨時(shí)間的變化規(guī)律，需要在錘頭上裝置力傳感器。第三章動(dòng)態(tài)應(yīng)變及結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量

脈沖錘是錘擊法的主要激振設(shè)備，由錘頭、測(cè)力計(jì)、附加質(zhì)量和錘柄四部分組成。通常在錘體和錘頭之間裝有一個(gè)力傳感器，以測(cè)量被測(cè)系統(tǒng)所受錘擊力