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激振器如何安装?这一篇就够了

浏览次数: 发布时间:2019-12-11 16:47

  使用激振器对结构进行激励时,必须将激振器产生的激励力有效地施加到待测结构上,因此,安装激振器时,需要考虑待测结构的动态特性、激振器的动态特性、安装支承方式、合适的激励点和选择合适的顶杆等方面。本文主要介绍以下内容:

  1. 激振器支承方式;

  2. 力传感器的安装;

  3. 激励点的选择;

  4. 顶杆的影响。

  1. 激振器支承方式

  为了使激振器的激励能量尽量作用于激振对象的激励上,在激振时最好让激振器基座在空间上基本保持静止。激振器对待测结构进行激励时,需要将激振器进行合理地安装,安装时存在安装频率。安装频率是指激振器与支承基础所组成的振动系统的第一阶固有频率。对待测结构进行激励的频率称为激振器工作频率。通常激振器有三种方式支承方式。

  1)激振器刚性固定在基础上

  这种方式是指将激振器刚性连接在固定的基础上或固定支架上,但实际上基础不可能是理想的刚性基础,二者组成的系统总会存在一定的安装频率。当低频激振时,即安装频率远大于激振器工作频率时,宜采用这种方式连接。通常要求,安装频率高于激振器工作频率3倍以上。这类安装常见的是白车身自由模态测试,将激励器与基础固定,将车身悬挂起来。

  2)激振器弹性固定在基础上

  弹性固定是指用弹簧或弹性绳等柔性连接方式将激振器支承起来,这种安装方式的安装频率低。如果关心结构的固有频率很高,需要高频激振,当采用刚性连接,将导到安装频率与工作频率相差不大,所以,为了满足安装频率远小于激振器工作频率时,可采用弹性连接方式,通常这种安装方式要求使安装频率低于激振器工作频率的1/3以下。这种安装方式的缺点是激励力偏小。通常大型的结构,如飞机、大型机床等,激振器采用这种安装方式,对航空发动机进行激振器测试,用于支承激振器的支架通过弹簧与激振器相连。

  当激振器处于柔性安装方式时,为了进一步降低激振器的低频工作频率范围,增大激振力,通常会在激振器外壳上附加一些质量块,用于改善低频效果。

  3)激振器弹性固定在待测结构上

  上述两种安装方式都是将激振器安装在基础上,而不是待测结构上。有些时候,试验现场很难找到合适的安装基础,特别是一些大型结构,如飞机、桥梁等,往往无法在周围的基础上固定激振器。这时的解决办法是将激振器弹性固定在待测结构本身的适当部件上,对于大型结构而言,激振器的附加质量是可以忽略的。采用这种方式安装时,应尽量减少支撑刚度,以避免由支撑传递到结构的力较大而产生明显的多点激励。

  2. 力传感器的安装

  激振器顶杆与待测结构之间都要安装力传感器或阻抗头。阻抗头是将力传感器和加速度传感器做在一起的传感器,使用这种类型的传感器适用于测量驱动点频响函数。如果仅使用力传感器,想测量驱动点频响函数,还需要额外安装一个加速度传感器,但此时除了力传感器外,还有一个加速度传感器,相对于单个阻抗头而言,附加质量更明显。

  由于力传感器安装在顶杆端部,但顶杆有两个端部可供选择:靠近激振器端和靠近待测结构端。正确的安装方式是将力传感器安装在靠近待测结构端,这样力传感器起到了分离待测结构与激振器的作用。如果力传感器安装在靠近激振器端,而顶杆需要与待测结构刚性连接,那么,此时顶杆将成为待测结构的一部分了,这是不正确的。

  很多情况下,由于激励点位置为曲面或斜面,或者需要使激励力在多个方向有分量,通常会采用倾角激励。如果采用倾角激励,测试工程师需要考虑两个方面的事情:是否需要将倾角的激励力进行分解,怎样定义激励力的方向。

  事实就是真的不需要将激励力分解到整体坐标系下各个方向的力分量。即使你能将激励力分解成整体坐标系中的两个分离的分力,实际上你也得不到两个独立分离的分力,这两个分力与施加到结构的这个独立激励力是线性相关的。还记得当使用多个激振器对结构进行激励时,要通过PCA分析来检查各个激励力之间是否线性无关吗?因此,当使用倾角激励结构时,不需要分解激励力。

  在进行参数设置时,必须定义一个激励力的激励方向,由于使用倾角激励,激励力的方向与总体坐标有一定的夹角,因此,定义激励力的方向时,通常选一个力分量最大的方向作为通道设置中的激励力方向。

  当对结构施加激励时,通常使用胶水将力传感器(带底座)粘贴在待测结构上,虽然激励力仅沿顶杆轴向激励,但结构在激励点还是会产生横向振动,因此,粘贴力传感器的脱水还需要承受一定的剪切力,像502胶就不满足要求,通常的做法是采用AB粘贴力传感器。