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B1.结构分析-力锤法,激振器法模态测试,FRF传递函数,共振频率及阻尼,猝发随机激励信号,阻尼估计,力窗,响应窗,Modal Testing,Natural Frequency and Damp
品牌: Data Physics(美国迪飞DP)
型号: SignalCalc
规格: FRF Modal Aanlysis 模态测量
概述: DP SignalCalc系列分析仪是理想的模态分析测试工具。它们包含了力锤法和激振器法模态测试所需的特殊信号处理过程,精确的测量FRF函数,数据自动存储,支持数据导出到别的流行模态动画软件中,如MeScope,Matlab等
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模态测试 Modal Testing

  DP SignalCalc系列分析仪是理想的模态分析测试工具。它们包含了力锤法和激振器法模态测试所需的特殊信号处理过程,精确的测量FRF函数,数据自动存储,支持数据导出到别的流行模态动画软件中,如MeScope,Matlab等,分析功能包括:

  1. 传递函数FRF

  2. 力锤或激振器激励

  3. 各种激励信号如猝发随机

  4. 激振及响应点号和方向标记

  5. 多个坐标系系统

  6. 数据预览,平均,力/响应窗

  7. 数据导出到模态分析后处理软件

  8. 单自由度阻尼估计

  9. Hxy, H2xy and 1/Hxy

力锤法窗函数 Force and Response Windows

移动力锤法测试时使用一个模态力锤在几个位置锤击测试对象,同时测量固定参考位置的响应加速度。如左图是一个典型的力锤锤击信号,锤击信号为高频窄脉宽,加速度响应信号为指数衰减正弦波。如果在分析时间窗内,响应没有结束,将导致分析结果出现偏差,解决方法一是加大时间窗口长度,但时间窗口的加长数据计算量加大,反应较慢,另一种办法是使用优化的F/Exp窗,分别对力信号和响应信号进行特殊衰减处理,减小分析误差。

力锤信号锤击为瞬态信号,设置触发捕抓模式同步抓取力锤及响应加速度信号。

为防止力锤二次敲击,或剔除不合格的敲击,使用平均预览模式,数据加入平均前先观察信号质量,不合格信号不参与平均计算。


激振器法猝发随机信号源 Burst-Random

激振器法模态测试时使用模态激振器分别激振结构不同点,测量固定点的响应,或者激振点固定,测量不同点的响应。

当使用纯随机信号激振结构时,一般会在结构的共振点显现出较弱的相干性,如左图,在测试高Q值的结构时测量结果会存在较大误差,该问题源于系统分辨率不够,响应与力帧不对应。解决办法一是提高频率分辨率,但提高分类率加大了系统处理和反应时间,另一种办法是使用猝发随机激振。

猝发随机在每个测量间隔内限制随机噪声的持续时间,以便在测量时间窗内响应可以衰减到零。保证了每次观测只包含测量过程中施加的激励响应;消除了泄漏,没有泄漏则可以使用矩形窗获得更好的分辨率和信噪比。


激振与响应点标记 Point and Direction

测量数据与结构空间点对应,正确的标注每个测量数据的坐标,方向是模态振型分析所必须要求的,测量数据导出到别的模态动画软件时,按照标注点和方向与结构模型自动对应。SignalCalc支持三种空间坐标,矩形(X,Y,Z),圆柱,球坐标。

如上图设置,做移动力锤法模态测量时

当前通道一(力锤敲击点)位置序号为1,方向为Z向,保存数据后自动增加序号为2。

当前通道二(响应加速度传感器)位置序号为5,方向为Y向,位置保持不动


共振频率及阻尼 Natural Frequency and Damping

测量及分析Transfer Function(FRF)即激励与响应的传递函数,是模态测试的主要目的,通过FRF曲线可以获取结构共振频率,系统阻尼等信息。FRF曲线导出到如Mescope模态软件中,可以进一步分析演示模态振型。

FRF曲线右键添加峰值游标,设置游标显示峰值数量,阻尼计算,显示列表信息。


测量显示曲线 Transfer Function Measurement Signals

Xx – the last time-history 通道时域波形

Wx – the time-history of Xx multiplied by the Window 通道加窗时域波形

Sx -   the complex spectrum of Wx. 通道频谱

Sxx – the last constituent auto (power) spectrum 通道自功率谱

Sxy – the last (complex) constituent cross spectrum 通道互功率谱

Gxx -   the auto (power) spectrum 通道平均自功率谱.

Gxy – the (complex) cross-spectrum 通道平均互功率谱

Hxy – the (complex) transfer function (or FRF) 传递函数,计算模型Gxy/Gxx

H2ESTxy – the (complex) transfer function (or FRF) ) 传递函数,计算模型Gyy/Gyx

Cxy – the ordinary coherence 相干函数

Zxy – the impulse response function 脉冲响应函数


模态测试设备 Modal Testing Devices

美国Data Physics (迪飞)

DP240 分析仪

DP730分析仪

DP900分析仪

DP M系列激振器

DP V系列永磁小型振动台

DP 模态力锤




北京西科(美国Data Physics 中国总代理,70年国际一流品牌)

Edited by Jeff.jiang

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