基于單點(diǎn)輸入多點(diǎn)輸出系統的模態(tài)參數測試系統設計

摘要：為了檢測裝備的機械結構損傷情況，采用模態(tài)參數進(jìn)行識別分析。設計了一種用于單輸入多輸出方法的模態(tài)參數測試系統，給出了系統硬件結構及部分軟件。該系統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據，實(shí)現數據的海量存儲。該系統具有通用性，可以用于多種用途。
關(guān)鍵詞：模態(tài)分析；硬件結構；激勵方法；并行采集

0 引言
模態(tài)分析是在對結構進(jìn)行實(shí)際測試的基礎上，采用實(shí)驗與理論相結合的方法來(lái)處理工程結構的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。隨著(zhù)某裝備減重和確?？煽啃砸?，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)分析方法基礎上，需要設計相應的測試系統。該系統要求結構上能夠滿(mǎn)足被分析的對象，即能在裝備平臺上施加相應的激勵，可并行采集結構的振動(dòng)加速度，同時(shí)實(shí)現數據的即時(shí)存儲。本文根據這一要求，設計了相應的測試系統。該系統以PC機為主機進(jìn)行操作，以ARM控制器為執行機構，對輸出和采集過(guò)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(diǎn)輸入多點(diǎn)輸出模態(tài)參數測試
單點(diǎn)輸入多點(diǎn)輸出方法在實(shí)驗時(shí)，激勵點(diǎn)是固定的，且可以同時(shí)測試多個(gè)點(diǎn)的響應。該方法測試效率較高，廣泛用于中型機構的實(shí)驗模態(tài)分析。由于同時(shí)測量多個(gè)點(diǎn)，傳感器的質(zhì)量和要小，以減少附加質(zhì)量對結構特性的影響。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(wèn)題。
該方法的系統原理結構如圖1所示。

2 測試系統總統結構設計
根據系統測試要求，本文設計了模態(tài)參數測試系統。該測試系統由PC機、輸出控制器、激振器、數據采集控制器、調理電路和多個(gè)振動(dòng)采集傳感器組成，如圖2所示。