模態(tài)分析實驗

模態(tài)剖析實驗?zāi)B(tài)剖析實驗?zāi)B(tài)剖析實驗.模態(tài)剖析實驗報告姓名：學(xué)號：任課教師：實驗時間：指導(dǎo)老師：實驗地址：能源與動力工程學(xué)院柴油機拆裝實習(xí)一樓振動測試實驗室..實驗1傳達函數(shù)的丈量一、實驗內(nèi)容用錘擊激振法丈量傳達函數(shù)。二、實驗?zāi)康恼莆斟N擊激振法丈量傳達函數(shù)的方法；丈量鼓舞力和加快度響應(yīng)的時間記錄曲線、力的自功率譜和傳達函數(shù)；剖析傳達函數(shù)的各樣顯示形式〔實部、虛部、幅值、對數(shù)、相位〕及相關(guān)函數(shù)；比較原點傳達函數(shù)和跨點傳達函數(shù)的特色；觀察鼓舞點和響應(yīng)點交換對傳達函數(shù)的影響；比較不一樣資料的力錘錘帽對鼓舞信號的影響；三、實驗儀器和測試系統(tǒng)1、實驗儀器主要用到的實驗儀器有：沖擊力錘、加快度傳感器，LMSLMS-SCADASⅢ測試系統(tǒng)，詳細型號和參數(shù)見表1-1。儀器名稱型號序列號敏捷度備注數(shù)據(jù)收集和剖析系統(tǒng)LMS-SCADASⅢ比利時力錘LC31644mV/N加快度傳感器100mV/g丹麥B&K表1-1實驗儀器、測試系統(tǒng)利用試驗丈量的鼓舞信號(力錘鼓舞信號)和響應(yīng)的時間歷程信號，運用數(shù)字信號辦理技術(shù)獲取頻次響應(yīng)函數(shù)(FrequencyResponseFunction,FRF)，獲取系統(tǒng)的非參數(shù)模型。而后利用參數(shù)辨別方法獲取系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。測試系統(tǒng)主要達成力錘鼓舞信號及各點響應(yīng)信號時間歷程的同步收集，達成數(shù)字信號的辦理和參數(shù)的辨別。丈量剖析系統(tǒng)的框圖如圖1-1所示。丈量系統(tǒng)由振動加快度傳感器、力錘和比利時LMS企業(yè)SCADAS收集前端及ModalImpact丈量剖析軟件構(gòu)成。力錘及加快度傳感器經(jīng)過信號線與SCADAS收集前端相連，振動傳感器及力錘為ICP..型傳感器，需要SCADAS收集前端對其供電。SCADAS收集相應(yīng)的信號和進行信號辦理(如抗混濾波，A/D變換等)，所測信號經(jīng)過電纜與電腦達成數(shù)據(jù)通信。力錘力傳感器LMS數(shù)據(jù)收集剖析系統(tǒng)加快度傳感器圖1-1測試剖析系統(tǒng)框圖四、實驗數(shù)據(jù)收集1、振動測試實驗臺架實驗丈量的是一段軸，在軸上安裝了3個加快度傳感器，如圖1-2所示，軸由四根彈簧懸掛起來，使得整個測試統(tǒng)的頻次很低，根本上不會影響到最后的測試結(jié)果。整個測試系統(tǒng)以以下圖所示：D1C1A1B1DCABLMS數(shù)據(jù)收集剖析系統(tǒng)力錘加快度傳感器測點2測點3測點4圖1-2測試系統(tǒng)圖2、數(shù)據(jù)收集LMS信號收集剖析系統(tǒng)上，成立每個通道與測點的對應(yīng)關(guān)系，設(shè)置鼓舞方向和響應(yīng)方向〔向上為-Z方向〕，通道傳感器種類、敏捷度、丈量范圍等參數(shù)，力錘信號為參照信號；設(shè)置采樣參數(shù)：采樣頻次(16.4kHz)、剖析帶寬(鋁質(zhì)棰帽..0-6400Hz，尼龍棰帽0-3200Hz，橡膠棰帽0-5200Hz)、譜線數(shù)量(鋁質(zhì)棰帽6400，尼龍棰帽3200，橡膠棰帽5200)、頻次分辨率(1.00Hz)、采樣觸發(fā)時間(0.05s)、窗函數(shù)(鼓舞信號加力窗，響應(yīng)信號加指數(shù)窗)；而后使勁錘敲敲鼓舞點，收集鼓舞力的信號和每個測點的響應(yīng)信號。LMS系統(tǒng)上剖析獲取各測點的頻響函數(shù)，為了除去噪聲影響，提升信號信噪比，每組采納3次均勻。此中頻響函數(shù)計算采納H1方法，即Gfx( )H1( )(1)Gff( )五、實驗數(shù)據(jù)剖析1、原點傳達函數(shù)和相關(guān)函數(shù)剖析FPSDPoint1:-Z)ezdHu/Bt2d(NpmAHz1-3力譜圖采納鋁質(zhì)錘帽，鼓舞點位于測點2地點，力譜如圖1-3所示。由上邊的力譜圖可知，整個力譜的dB值衰減量在10~20dB之間，是一個理想的脈沖鼓舞力信號。獲取的原點傳達函數(shù)和相關(guān)函數(shù)如圖1-4、1-5、1-6所示。..FRFPoint2:+Z/Point1:-Z)/Bg(d-70.00Lineares°ahPHz圖1-4DB形式原點函數(shù)頻響圖FRFPoint2:+Z/Point1:-Z)edNug(pmALineares°aPHz圖1-5幅值形式原點頻響函數(shù)圖..FRFPoint2:+Z/Point1:-ZN)lag(eR-0.38LinearN)gag(mIHz圖1-6實頻虛頻形式原點傳達函數(shù)圖由圖1-4能夠看到，在原點地點，每出現(xiàn)一次共振點以前，都會先出現(xiàn)一次反共振點，知足每兩個諧振峰之間必有一個反諧振點的要求；在圖1-6中，所有的峰值均出此刻頻次的同一側(cè)，即同相位，切合原點頻響函的特色。在反諧振點處相位角到前180°；在諧振點相位角滯后180°。而且能夠很顯然的看到前四階的共振頻次。..FCoherencePoint2:+Z/Point1:-Zeedd/tiltilppmmAAHz圖1-7原點相關(guān)函數(shù)圖由原點的相關(guān)函數(shù)圖能夠看到，原點頻響函數(shù)的相關(guān)性很好，只有在各階的反共振點處有一個著落。忽視實驗偏差，其他的點根本上都保持在1左右，有關(guān)性很好。FPSDPoint4:+ZFPSDPoint3:+ZFPSDPoint2:+Z)eezdduu/ii2gpp(mmAAHz..圖1-8各丈量點的響應(yīng)自功率譜2、跨點傳達函數(shù)和相關(guān)函數(shù)：獲取的原點傳達函數(shù)和相關(guān)函數(shù)如圖1-9、1-10、1-11所示。FRFPoint4:+Z/Point1:-Z)N/Bg(dLineares°ahPHz圖1-9DB形式跨點函數(shù)頻響圖FRFPoint4:+Z/Point1:-ZN)lag(eRLinearN)gg(mIHz圖1-10實頻虛頻跨點傳達函數(shù)圖..由圖1-9能夠看出，在前兩階模態(tài)同相位，這兩個模態(tài)之間還存在一個反共振點，在四、五、六模態(tài)之間是反相位，相鄰模態(tài)之間是一條圓滑的曲線；由1-10虛頻圖中能夠看出，各模態(tài)峰值不在頻次軸的同一側(cè)。切合跨點頻響函數(shù)各樣特色曲線的特色要求。eedduu/ppmmAAFCoherencePoint4:+Z/Point1:-ZHz1-11跨點相關(guān)函數(shù)圖由跨點的相關(guān)函數(shù)圖能夠看到，跨點頻響函數(shù)整體的相關(guān)性很好，但在各階的反共振點處有一個著落，且在高頻段和低頻段相關(guān)性較差。低頻段相關(guān)性差，是因為實驗過程中敲擊時力錘沒有快速地走開敲擊點。而在中間頻段相關(guān)性較好。..3、錘帽資料不一樣對原點傳達函數(shù)鋁質(zhì)錘帽的原點傳達函數(shù)和相關(guān)函數(shù)：FRFPoint2:+Z/Point1:-Z)/Bg(d-Lineares°ahPHz圖1-12鋁質(zhì)錘帽dB形式的原點頻響函數(shù)圖FCoherencePoint2:+Z/Point1:-Zeedd/tiltilppmmAAHz圖1-13鋁質(zhì)錘帽的相關(guān)函數(shù)圖..尼龍錘帽的原點傳點函數(shù)和相關(guān)函數(shù)圖：FRFPoint2:+Z/Point1:-Z)/Bg(dLineares°ahPHz圖1-14尼龍錘帽dB形式的原點頻響函數(shù)圖eedduu/ppmmAAFCoherencePoint2:+Z/Point1:-ZHz圖1-15尼龍錘帽的相關(guān)函數(shù)圖..橡膠錘帽的原點傳達函數(shù)和相關(guān)函數(shù)圖：FRFPoint2:+Z/Point1:-Z)/Bg(dLineares°aPHz圖1-16橡膠質(zhì)錘帽dB形式的原點頻響函數(shù)圖FCoherencePoint2:+Z/Point1:-Zeedduu/ppmmAAHz圖1-17橡膠質(zhì)錘帽dB形式的相關(guān)函數(shù)圖比較圖1-〔12~17〕能夠看出，采納不一樣資料的錘帽對丈量結(jié)果有較大影響。..就該實驗而言，錘帽采納鋁資料比較好，信號信噪比較高。采納尼龍錘帽，信號在高頻段比較差(見圖1-14和圖1-5)，假如關(guān)懷頻次不在該地區(qū)，采納該資料也能夠。而采納軟樹脂資料，信號在2500以下信噪比比較好(圖1-16和圖1-17)，而中高頻段信號很差。不一樣資料錘帽的力譜對比圖：FPSDPoint1:-ZFPSDPoint1:-ZFPSDPoint1:-Z)ezdHu/2B(NdpmAHz1-18不一樣資料的錘帽力譜對比圖〔未改〕紅色的是鋁錘帽，由上邊的力譜圖可知，整個力譜的dB值衰減量在10~20dB之間，是一個理想的脈沖鼓舞力信號。綠色的是尼龍錘帽，藍色的是橡膠質(zhì)錘帽，由上邊的力譜圖可知，尼龍塑料和橡膠錘帽敲擊出的信號不是很理想的脈沖信號。由此能夠看出，采納不一樣的錘帽資料，激起的頻次范圍有很大的差別，這個能夠從圖1-18中能夠顯然看出鋁資料激起的頻次范圍最寬，軟樹脂資料激起的頻次范圍最小。所以，在模態(tài)剖析實驗中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)關(guān)懷頻次的范圍合理選擇錘帽資料。六、總結(jié)模態(tài)剖析實驗要合理部署測點地點，防備把丈量點部署在構(gòu)造的節(jié)點上，同時需要合理設(shè)置丈量參數(shù)；在實驗過程中，依據(jù)原點頻響函數(shù)、力錘力信號的自功率譜以及相關(guān)函數(shù)判斷測試數(shù)據(jù)的可行度；依據(jù)關(guān)懷頻次范圍，合理選擇力錘錘帽。..實驗2振動構(gòu)造的實驗?zāi)B(tài)剖析一、實驗內(nèi)容用錘擊激振法丈量光軸構(gòu)造振動的模態(tài)參數(shù)。實驗所測模態(tài)為三個方向的，X、Y、Z。二、實驗?zāi)康慕?jīng)過實驗?zāi)B(tài)剖析實驗的全過程，認識實驗?zāi)B(tài)剖析的根本方法；認識模態(tài)剖析軟件LMS的使用方法。三、實驗儀器與測試系統(tǒng)實驗儀器與實驗1頂用到的實驗儀器相同。測試系統(tǒng)以以下圖：LMS數(shù)據(jù)收集剖析系統(tǒng)加快度傳感器力錘測點1測點5測點8圖2-1測試系統(tǒng)四、實驗步驟該實驗剖析采納的數(shù)據(jù)為實驗1中采納鋁質(zhì)錘帽，鼓舞點為測點1地點時獲取的測試數(shù)據(jù)，其他參數(shù)設(shè)置和實驗根本步驟與實驗1相同，鼓舞方向和響應(yīng)方..向均為Y向。五、實驗剖析各測點傳達函數(shù)和相關(guān)函數(shù)FPSDfoece:+Y)ezdHuB2id(NpmAHz圖2-2力錘沖擊力的自功率譜從圖2-2能夠看出，力錘沖擊力信號較好，在頻段(0Hz-4100Hz)，自功率譜降落大概10dB，所以數(shù)據(jù)剖析時，要保證剖析頻次在該頻段內(nèi)。..FRFzhou:1:+Y/foece:+Ye)Nug(pmA0.00Lineare°sahPHz圖2-3測點1(原點)頻響函數(shù)FRFzhou:2:+Y/foece:+Y)eNdug(pmALineare°sahPHz圖2-4測點2(跨點)頻響函數(shù)..FRFzhou:3:+Y/foece:+Y)edNutg(pmA0.00Lineare°sahPHz圖2-5測點3(跨點)頻響函數(shù)FRFzhou:4:+Y/foece:+Y)edNug(pmALineares°aPHz圖2-6測點4(跨點)頻響函數(shù)..FRFzhou:5:+Y/foece:+Y)eNdug(pmALinearesahPHz圖2-7測點5(跨點)頻響函數(shù)FRFzhou:6:+Y/foece:+Y)eNdug(pmA0.00Lineare°ahPHz圖2-8測點6(跨點)頻響函數(shù)..FRFzhou:7:+Y/foece:+Y)eNdug(pmALineares°ahPHz圖2-9測點7(跨點)頻響函數(shù)FRFzhou:8:+Y/foece:+Y)edNug(pmA0.00Lineare°ahPHz圖2-10測點8(跨點)頻響函數(shù)..實驗所測模態(tài)為三個方向的，即X、Y、Z，為減少工作量只給出了Y方向的測試信號。從圖2-3至圖2-10頻響函數(shù)圖能夠看出，各測點的信號較好，而且從相頻曲線能夠看出，相位信息比較顯然，信號信噪比比較好，所以在模態(tài)參數(shù)辨別時，采納各點的測試結(jié)果。FCoherencezhou:1:+Y/foece:+Yeedduu/tiltilppmmAAHz圖2-11測點1與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)..FCoherencezhou:2:+Y/foece:+Yeedd/tilppmmAAHz圖2-12測點2與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)FCoherencezhou:3:+Y/foece:+Yeedd/tilppmmAAHz圖2-13測點3與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)..FCoherencezhou:4:+Y/foece:+Yeedduu/ppmmAAHz圖2-14測點4與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)FCoherencezhou:5:+Y/foece:+Yeedd/tiltilppmmAAHz圖2-15測點5與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)..FCoherencezhou:6:+Y/foece:+Yeedd/tillppmmAAHz圖2-16測點6與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)FCoherencezhou:7:+Y/foece:+Yeedd/tilppmmAAHz圖2-17測點7與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)..FCoherencezhou:8:+Y/foece:+YeedduuttppmmAAHz圖2-18測點8與鼓舞點信號相關(guān)函數(shù)從相關(guān)函數(shù)圖(圖2-11——圖2-28)相同能夠看出，各測點信號較好。同時，這些相關(guān)函數(shù)顯示了一個共同特色，在高頻段鼓舞信號和響應(yīng)信號的相關(guān)性較差。所以，在模態(tài)參數(shù)辨別時應(yīng)當(dāng)避開這些頻段。軸構(gòu)造的模態(tài)參數(shù)依據(jù)前面的剖析，選定剖析頻次范圍為500Hz-6000Hz，利用LSCE預(yù)計準(zhǔn)那么進行了模態(tài)參數(shù)的預(yù)計，獲取軸構(gòu)造模態(tài)預(yù)計的穩(wěn)態(tài)圖，如圖2-21所示。穩(wěn)態(tài)圖中顯示的曲線為全部FRF數(shù)據(jù)和的FRF曲線，所選模態(tài)處符號“S〞居多，說明這些頻次對應(yīng)的極點及留數(shù)不發(fā)生變化，是構(gòu)造的真切模態(tài)，能夠確立為構(gòu)造的模態(tài)頻次，詳細模態(tài)參數(shù)見表2-1。..osvsvsvssvvosvsovssvsvssvvvovsvvvsvvs40ovoovvsvsvvvvsvvsvsvvssssosvvvvsvssvv39vovssvosoovovovvvvvvvvsvsvvovsssvvv38voovvsossvvvovsvvvosvssvvvsossossvo37voovsvsvvsvssvvosossvvovovsvvvv36vovvsvsvovvvsvvvovsvssvovvvvssv35osovvsosoovsvvvvvvsvssssvsvssss34vovvsosvovvosvvvvvssssvvvvvovvv33ooovssvvsvvssvvvossvvovvvsvv32sosvssovsvovsvovvssvvosvvvvvv31ooovssoovvosvvvvsssovvvovvvv30voovssvovosssvvvssvvvovvssv29ooovssosossvovsssvvvovssvv28vvvsososvvsosvssvvvvssvv27)eoosvsovvvsvsvvvvvvvvvsv26/uig(pooossovovvsvvvsvovvvsvo24mAooossosvvvvvvsvvvvvso23oossvvvvvvvsssvvvvsv22oososvvvsovvsvvvvsv21ooossvvvvovvsvvovso20oossvvvvovvsvovos19oossovvvvvsoooss18oossovvovvsoovos17ossovoovvsvovs16ossovovvvvoovs15ossvvvovsovv14ssvoooosovv13sssooosovv12svvooosovs11svooovoos10svooosov9sooosos82.75e-3Linear4.10e+3Hz2-21穩(wěn)態(tài)圖2-1各階固有頻次和阻尼階次頻次〔Hz〕阻尼比1786.873Hz0.08%