部件与结构试验

结构模态测试:力锤、加速度与同步采集

了解如何用力锤与加速度传感器测量结构频率响应,规划敲击点与 IEPE 通道,检查二次敲击与重复性。

力锤模态测试示意
本页内容

用力锤敲一下,能测出什么?

对支架、壳体或试件做冲击模态测试时,用力锤记录激励力,用加速度传感器记录结构响应,两路信号同步采集。频率响应函数(FRF)描述结构在各频率下对已知激励的响应,能帮助定位共振频段。仅看一条加速度频谱,无法区分是结构响应明显,还是敲击本身在该频段能量较强。

需要估计阻尼或识别振型时,应布置足够的测点和方向,并对多组 FRF 进行模态分析。

测点和支撑条件怎么定?

先决定试件要模拟装机状态,还是测量近似自由状态。支撑、夹紧方式会改变测到的结果,做前后对比时应记录并保持一致。

  • 常见做法是固定响应传感器,按编号逐点敲击;记录每次敲击的位置、方向和正负号。
  • 轻薄试件要考虑传感器和线缆的附加质量。安装应牢靠,线缆留有余量,避免拉扯试件。

锤头、触发和二次敲击怎么检查?

锤头越软,接触时间通常越长,能有效激励的高频范围也往往更窄。试敲后同时看力的时间波形和频谱,确认目标频带有足够激励,输入没有削顶。

  • 以力通道触发并保留敲击前的基线;记录长度应能覆盖有效衰减过程。
  • 力波形出现明显的第二个冲击脉冲时,剔除该次记录并重敲。重复测量时也检查 FRF 和相干性;相干性异常可能来自激励不足、噪声或操作变化。
对比单次敲击与二次敲击的力脉冲
单次敲击与二次敲击的概念波形。

一个力锤需要几路 IEPE 输入?

力锤占一路。单轴加速度响应再加一路;同时测量三轴加速度时,每个三轴测点占三路。按同时记录的信号数选设备,力和响应需要同步采集。

  • 1 路力 + 1 路单轴响应:共 2 路。
  • 1 路力 + 1 个三轴测点:共 4 路,可考虑 SIRIUS Mini。
  • 1 路力 + 2 个三轴测点:共 7 路,可考虑 SIRIUSi-8xACC,并预留 1 路。
  • 下单前核对传感器订货号、IEPE 激励、线缆和输入量程;按目标频带检查采样率、输入带宽和抗混叠设置。

怎样判断结果可以复测?

每个测点先做重复敲击,检查 FRF 幅值和相位是否一致。保存原始力与加速度波形,以及测点、支撑、锤头、采样和窗函数设置。使用 DewesoftX 时,可按所需测试功能核对许可,并在记录中保存测点和方向。

选型前需要哪些信息?

提供试件尺寸与重量、安装状态、关注频段、测点数量和方向,以及现有传感器、采集设备的型号。有布点图或一组试敲波形,也可以一并提供,便于核对力锤、加速度传感器和采集通道。

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