基于單點輸入多點輸出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)設(shè)計

摘要：為了檢測裝備的機(jī)械結(jié)構(gòu)損傷情況，采用模態(tài)參數(shù)進(jìn)行識別分析。設(shè)計了一種用于單輸入多輸出方法的模態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及部分軟件。該系統(tǒng)采用了多控制器方案，能夠按照使用要求輸出激勵和并行采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的海量存儲。該系統(tǒng)具有通用性，可以用于多種用途。
關(guān)鍵詞：模態(tài)分析；硬件結(jié)構(gòu)；激勵方法；并行采集

0 引言
模態(tài)分析是在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行實際測試的基礎(chǔ)上，采用實驗與理論相結(jié)合的方法來處理工程結(jié)構(gòu)的動力學(xué)問題。隨著某裝備減重和確保可靠性要求，必須對其進(jìn)行模態(tài)分析。在確定單輸入多輸出方法的模態(tài)分析方法基礎(chǔ)上，需要設(shè)計相應(yīng)的測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)上能夠滿足被分析的對象，即能在裝備平臺上施加相應(yīng)的激勵，可并行采集結(jié)構(gòu)的振動加速度，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的即時存儲。本文根據(jù)這一要求，設(shè)計了相應(yīng)的測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)以PC機(jī)為主機(jī)進(jìn)行操作，以ARM控制器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對輸出和采集過程進(jìn)行控制，輸出形式是激振力，輸入信號是加速度。

1 單點輸入多點輸出模態(tài)參數(shù)測試
單點輸入多點輸出方法在實驗時，激勵點是固定的，且可以同時測試多個點的響應(yīng)。該方法測試效率較高，廣泛用于中型機(jī)構(gòu)的實驗?zāi)B(tài)分析。由于同時測量多個點，傳感器的質(zhì)量和要小，以減少附加質(zhì)量對結(jié)構(gòu)特性的影響。激勵方法可以采用錘擊法或激振器激勵法。本文采用了激振器激勵法。激振器激勵方法較好，可以克服錘擊法容易引起模態(tài)遺漏的問題。
該方法的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 測試系統(tǒng)總統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)系統(tǒng)測試要求，本文設(shè)計了模態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)由PC機(jī)、輸出控制器、激振器、數(shù)據(jù)采集控制器、調(diào)理電路和多個振動采集傳感器組成，如圖2所示。