非接触式模态测试系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103048103A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103048103A(43)申请公布日2013.04.17(21)申请号201210120966.X(22)申请日2012.04.23(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人吴志刚张仁嘉周礼洋马成骥(74)专利代理机构北京金恒联合知识产权代理事务所11324代理人李强(51)Int.Cl.G01M7/02(2006.01)G01H9/00(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书22页页附图附图11页(54)发明名称非接触式模态测试系统和方法(57)摘要本发明涉及一种非接触式模态测试方法，包括：驱动激振扬声器(4)，使其发出声波，激起待测结构(3)的振动，其中所述激振扬声器(4)被置于待测板结构(3)的下方，且激振扬声器(4)的上表面与待测结构(3)大体平行并且留有空隙；由激光头(1)发出激光并检测经由待测结构(3)上待测点所反射的激光信号，其中所述激光头(1)被置于待测结构(3)上方。本发明的优点包括：激振源与待测板结构无接触，没有为系统带来附加质量和附加刚度；传感器(激光头)与待测板结构无接触，没有为系统带来附加质量；激励为正弦信号时，用“砂型法”(在结构上铺放石英砂)可定性得到结构的模态频率和振型(肉眼可见)；激励为白噪声信号时，只需采集振动信号，即可分析得到结构的模态频率和振型。CN10348ACN103048103A权利要求书1/2页1.一种非接触式模态测试装置，其特征在于包括：激振扬声器(4)，其被置于待测板结构(3)的下方，且激振扬声器(4)的上表面与待测结构(3)大体平行并且留有空隙，激光头(1)，其被置于待测结构(3)上方，用于发出激光并检测经由待测结构(3)上待测点反射的激光信号。2.根据权利要求1的非接触式模态测试装置，其特征在于进一步包括：扬声器功放(8)，其输出端与激振扬声器(4)相连；振动测量控制器(7)，其输入端与激光头(1)相连；数据采集卡(6)，其输出通道与扬声器功放(8)的输入端相连，其输入通道与振动测量控制器(7)的输出端相连；工控计算机(9)，其与数据采集卡(6)相连。3.根据权利要求1的非接触式模态测试装置，其特征在于进一步包括：扬声器支座(5)，用于托起激振扬声器(4)；三角架(2)，用于托起激光头(1)。4.根据权利要求2的非接触式模态测试装置，其特征在于工控计算机(9)生成激励信号，通过数据采集卡(6)的输出通道发送给扬声器功放(8)，从而驱动激振扬声器(4)发出声波，激起待测结构(3)的振动，由激光头(1)发出激光并检测由待测结构(3)上的待测点所反射的激光信号，确定所检测到的激光信号的多普勒频移，并将所确定的多普勒频移提交给振动测量控制器(7)，通过多普勒分析将多普勒频移转变为与振动相对应的振动响应信号，再经由数据采集卡(6)的输入通道将振动响应信号传回工控计算机(9)，工控计算机(9)根据接收到的振动响应信号进行模态分析，该模态分析是基于输出响应数据的随机子空间模态参数辨识法和OperationPolymax法的模态分析中的一种。5.一种非接触式模态测试方法，其特征在于包括：驱动激振扬声器(4)，使其发出声波，激起待测结构(3)的振动，其中所述激振扬声器(4)被置于待测板结构(3)的下方，且激振扬声器(4)的上表面与待测结构(3)大体平行并且留有空隙，由激光头(1)发出激光并检测经由待测结构(3)上待测点反射的激光信号，其中所述激光头(1)被置于待测结构(3)上方。6.根据权利要求5的非接触式模态测试方法，其特征在于所述驱动激振扬声器(4)的步骤进一步包括：用工控计算机(9)生成激励信号，通过数据采集卡(6)的输出通道发送给扬声器功放(8)，从而驱动所述激振扬声器(4)发出声波。7.根据权利要求6的非接触式模态测试方法，其特征在于：由激光头(1)发出激光并检测由待测结构(3)上的待测点所反射的激光信号，确定所检测到的激光信号的多普勒频移，并将所确定的多普勒频移提交给振动测量控制器(7)，通过多普勒分析将多普勒频移转变为与振动相对应的振动响应信号，再经由数据采集卡(6)的输入通道将振动响应信号传回工控计算机(9)。8.根据权利要求7的非接触式模态测试方法，其特征在于2CN103048103A权利要求书2/2页激振扬声器(4)由扬声器支座(5)托起；激光头(1)由三角架(2)托起。9.根据权利要求7的非接触式模态测试方法，其特征在于根据接收到的振动响应信号，用工控计算机(9)进行模态分析，该模态分析是基于输出响应数据的随机子空间模态参数辨识法和OperationPolymax法的模态分析中的一种。3CN103048