四、激振器课件.ppt

第四部分振动的激励与激振设备 在测量机械设备或结构的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、刚度、响应和模态等时，需要对被测对象施加一定的外力，让其作受迫振动或自由振动，以便获得相应的激励及其响应。激励方式通常可以分为稳态正弦激振 、瞬态激振和随机激振三种。 稳态正弦激振 稳态正弦激振是最普遍的激振方法，它是借助激振设备对被测对象施加一个频率可控的简谐激振力。其优点是激振功率大， 信噪比高，能保证响应测试的精度。稳态正弦激振要求在稳态下测定响应和激振力的幅值比和相位差。 ??? 为了测得整个频率范围内的频率响应，必须用多个频率进行试验以得到系统的响应数据，需要注意的是在每个测试频率处， 只有当系统达到稳定状态才能进行测试，这对于小阻尼系统尤为重要。因此测试时间相对较长。 瞬态激振 瞬态激振为对被测对象施加一个瞬态变化的力，是一种宽带激励方法。常用的激励方式有以下几种： （1）快速正弦扫描激振 激振信号由信号发生器供给，其 频率可调，激振力为正弦力。但 信号发生器能够作快速扫描，激 振信号频率在扫描周期T内成线 性增加，而幅值保持不变。 ?快速正弦扫描激振力信号的函数 表达式为： （1）快速正弦扫描激振 该激励方式能在两极限频率之间产生一平直谱，而在极限频率之外，谱幅为零，即矩形频谱 幅值频谱在起始频率 与终了频率 处有明显的跃迁，基本上呈矩形，频谱曲线的平均值上叠加的小波幅与 成正比，这种激励可以很方便地选定和准确控制所需的激振频率范围。 （2）脉冲激振 脉冲激振是用一个装有传感器的锤子（又称脉冲锤）敲击被测对象，对被测对象施加一个力脉冲，同时测量激励和被测对象。脉冲的形成及有效频率取决于脉冲的持续时间。而持续时间则取决于锤端的材料，材料越硬，持续时间越小，则频率范围越大。脉冲锤激振简便高效，因此常被选用。但在着力点位置、力的大小、方向的控制等方面，需要熟练的技巧，否则会产生很大的 随机误差。 （3）阶跃（张弛）激振 阶跃激振的激振力来自一根刚度大、重量轻的弦。试验时，在激振点处，由力传感器将弦的张力施加于 被测对象上，使之产生初始变形，然后突然切断张力弦，这相当于对被测对象施加一个负的阶跃激振力。阶跃激振属于宽带激振， 在建筑结构的振动测试中被普遍应用。 随机激振 随机激振是一种宽带激振，一般用纯随机、伪随机或猝发随机信号为激励信号。 随机激振 2、在工程上，为了能够重复试验，常采用伪随机信号作为测试信号，把它作为测试的输入激励信号。伪随机信号是一种有周期性的随机信号，将白噪声在时间T（单位为s）内截断，然后按周期T重复，即形成伪随机信号。伪随机信号的自相关函数与白噪声的自相关函数相似，但是它有一个重复周期T，即伪随机信号的自相关函数 Rx(t)在τ =0, T, 2T,...以及-T, - 2T,... 各点取值a^2 ，而在其余各点之值均为零。采用伪随机信号激励的测试方法，既具有纯随机信号的真实性，又因为有一定的周期性，而在数据处理中避免了统计误差。 随机激振 3、猝发随机信号只在测量周期的初始一段时间输出信号，其占用时间可任意调节，以适应不同阻尼的结构。与连续随机信号作为激励源不同的是，猝发随机激励时，能保证一个测量窗的响应信号完全由同一测量窗的激励信号引起，输入与输出相干性较好。而连续随机信号激励时，下一个测量窗的响应信号可能有一部分是由上一个测量窗的激励信号引起。 激振设备 常用的激振器有电动式、电磁式和电液式三种，此外还有用于小型、薄壁结构的压电晶体激振器、高频激振的磁致伸缩激振器和高声强激振器等。 激振设备的分类 按使用方式 激振设备的基本特性参数 1、最大激振力 机械式振动台与激振器 1、直接驱动式 机械式振动台与激振器 振幅的大小由偏心距确定 振动频率由偏心轮回转速度确定 转速是可调的 频率范围窄，下限频率决定于调速机构在低速时稳定程度，上限频率受轴承磨损等因素的影响，不会太高，一般在50-60赫兹。 输出波形较差 不停车调幅困难 2、离心式振动台 工作原理 离心式振动台的特点 振动台的位移 激振力与振动频率平方成正比 振幅在ω?ω。时只与偏心块质量、偏心距及台面总质量有关，而与振动频率几乎无关。 频率范围窄，一般为60-100赫兹之间 传到基础上的激振力小 输出波形较好 不停车调幅困难 电动式振动台 组成：运动系统---线圈骨架、线圈、连杆、支撑弹簧和台面 磁路系统---励磁线圈（永久磁铁）、环形空气隙和外壳 电动式振动台 工作原理：利用带电导体在磁场中受到磁场力的作用而产生运动。当由励磁电源供以直流电流后，就在磁路的环形气隙中形成一个强大的恒定磁场，信号发生器产生交变信号，经功率放大器放大后，