模态分析实验报告

模 态 分 析 实 验 报 告

姓 名：学 号：任 课 教 师：实 验 时 间：指 导 老 师：实 验 地 点：

武汉理工大学能源与动力学院

实验1 传递函数的测量

一、 实验内容

用锤击激振法测量传递函数。

二、 实验目的

1) 掌握锤击激振法测量传递函数的方法；

2) 测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数； 3) 分析传递函数的各种显示形式（实部、虚部、幅值、对数、相位）及相干函

数；

4) 比较原点传递函数和跨点传递函数的特征； 5) 考察激励点和响应点互换对传递函数的影响； 6) 比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响；

三、 实验仪器和测试系统 1、 实验仪器

主要用到的实验仪器有：冲击力锤、加速度传感器，LMS LMS-SCADAS Ⅲ测试系统，具体型号和参数见表1-1。

仪器名称

型号

序列号 3164

灵敏度

2.25 mV/N 100 mV/g

备注 比利时

丹麦 B&K

数据采集和分析系统 LMS-SCADAS Ⅲ

2302-10 力锤

加速度传感器

表1-1 实验仪器

2 、测试系统

利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号，运用数字

信号处理技术获得频率响应函数(Frequency Response Function, FRF)，得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集，完成数字信号的处理和参数的识别。

测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时LMS公司SCADAS采集前端及Modal Impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与SCADAS采集前端相连，振动传感器及力锤为ICP

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型传感器，需要SCADAS采集前端对其供电。SCADAS采集相应的信号和进行信号处理(如抗混滤波，A/D转换等)，所测信号通过电缆与电脑完成数据通讯。

力锤力传感器LMS数据采集分析系统加速度传感器 图1-1 测试分析系统框图

四、 实验数据采集 1、 振动测试实验台架

实验测量的是一段轴，在轴上安装了3个加速度传感器，如图1-2所示，轴由四根弹簧悬挂起来，使得整个测试统的频率很低，基本上不会影响到最终的测试结果。整个测试系统如下图所示：

D1A1DABB1C1CLMS数据采集分析系统力锤加速度传感器测点2测点3测点4

图1-2 测试系统图

2、数据采集

在LMS信号采集分析系统上，建立每个通道与测点的对应关系，设置激励方向和响应方向（向上为-Z方向），通道传感器类型、灵敏度、测量范围等参数，力锤信号为参考信号；设置采样参数：采样频率(16.4 kHz)、分析带宽(铝质棰帽

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0-6400Hz，尼龙棰帽0-3200Hz，橡胶棰帽0-5200Hz)、谱线数目(铝质棰帽6400，尼龙棰帽3200，橡胶棰帽5200)、频率分辨率(1.00Hz)、采样触发时间(0.05s)、窗函数(激励信号加力窗，响应信号加指数窗)；然后用力锤敲击激励点，采集激励力的信号和每个测点的响应信号。

在LMS系统上分析得到各测点的频响函数，为了消除噪声影响，提高信号信噪比，每组采用3次平均。其中频响函数计算采用H1方法，即

H1(?)?Gfx(?)Gff(?) (1)

五、实验数据分析

1、原点传递函数和相干函数分析

0.001.00FPSD force:-Z-50.000.00Hz6400.000.00Amplitude(N2/Hz)dB 图1-3 力谱图

采用铝质锤帽，激励点位于测点4位置，力谱如图1-3所示。由上面的力谱图可知，整个力谱的dB值衰减量在10~20dB之间，是一个理想的脉冲激励力信号。

得到的原点传递函数和相干函数如图1-4、1-5、1-6所示。

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10.00FRF 4:-Z/force:-Z-90.000.00180.00°Phase()dBg/NLinear6400.00-180.000.00Hz6400.00 图1-4 DB形式原点函数频响图

2.40FRF 4:-Z/force:-Z()Amplitudeg/N0.000.00180.00°PhaseLinear6400.00-180.000.00Hz6400.00 图1-5 幅值形式原点频响函数图

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