瞬态脉冲激振技术提高精度初探

　　0 引言

　　锤击脉冲激振测试技术所需仪器少,设备简单,且没有安装和附加质量问题,但锤击脉冲激励分配到每一频率下的激励能量小,信噪比相比于正弦稳态激振要小,因而如何提高锤击脉冲激振测试技术的精度就成为了必须考虑和解决的问题,本文结合工程实际,对其误差来源以及消除,检验方法作了初步探讨.

　　1 锤击脉冲激振模态分析测试技术的数学原理

　　对于一个线性振动系统在任意时间激励函数作用下传递函数为:

　　则有

(4)

　　在锤击激励试验中就是利用测量激励力的自功率谱(SFF),响应与力的互功率谱(SFX)来确定系统的频响函数的.

　　同时还需说明的是由文献[1],[2]可知,我们在确定结构动态特性时仅需要测量频响函数中的一行(或一列)就够了.

　　2 锤击脉冲激振法中的误差分析

　　误差来源主要有两方面:

　　2.1 模型简化误差

　　研究结构振动时实际上对问题总是附加上一些假设和简化条件的,例如,我们在研究水电机组振动时把它看作是一个线弹性时不变系统,而且[M],[K],[C]矩阵是对称的,而这种假设只是实际问题的一种近似而已,因而这必然会带来误差,为此,检验这些假设在多大范围内是合理的是十分必要的.

　　时不变性质这一点可以由结构的装配质量来保证,如水电机组在进行振动分析之前我们可通过检验各项几何精度指标以验证它不随时间变化的稳定可靠性.

　　对于线弹性[ M][K][C]对称性的假设,以往常常认为在小振动情况下假设自然成立,这实际上是对一定频率范围而言才近似成立的.从前面锤击脉冲激振模态分析的数学原理分析由(7)可见对于[M][K][C]是对称的话则[B]矩阵必对称,由矩阵理论知[H]也必对称.

　　此即导纳互易性,可以用以来衡量检查系统是否符合假设条件.

　　对于定单点激振情况下,即{F}中仅一个元素有值设为Fp,而其余元素为0,我们在系统l点处拾取响应Xl则由(6a)式易见有

　　水电机组是一个结合面较为复杂的动力学系统,我们把p点取在上机架上,l点取在机座上,求取Hpl然后把激励点和响应点交换一下则得到Hlp,用(14)式检查水电机组线弹性和[M][K][C]对称性假设.图1所示为水电机组的互易性检查图.(试验框图见图4).

　　由图分析可知,水电机组在20~800Hz范围内其结果和互易性理论吻合,而800Hz以上则会带入较大的假设性误差.所以就我们水电机组的模型简化条件而言在20~800Hz范围小振动情况下上述线弹性,时不变和[M][K][C]对称性假设才比较吻合.