关于锤击法测频响函数

Spire

尽管版主给你又加体能又加威望的，我还是要说一些与你的说法不一致的想法。
首先，我不是在做一个关于线性度比较的实验。你说的力锤做实验无法得出想要的结果，只能用激振器做，这种说法太有偏见了。用力锤做实验是用得最多的方法，如果真如你所说，那么这种方法肯定早就被淘汰了，不至于用到现在。
第二，所谓模态实验，并不是只需要确定频率。频率只是模态实验要确定的众多模态参数中的一个，我们往往还需要知道阻尼比，振型等等参数。而且，我这里并不是在做模态实验，我的目的就是准确的找到频响函数，也就是点导纳。点导纳的作用很多，这里就不一一累述了。
不过还是非常感谢你提出的宝贵建议。

[ 本帖最后由 Spire 于 2010-7-9 14:44 编辑 ]

Spire

我的试件是一个小零件，圆柱体形的，一阶比较高

Spire

出差了两天，才回来，所以今天才来看帖子，没有及时回复大家的讨论，对不住了。
希望高手们来继续讨论。

hcharlie

这就对了！你仔细研究你7楼的力和响应的PSD图，你不觉得你的锤子和试验件不太匹配吗？你试试将试验件频率范围从6300Hz变到630Hz甚至于63Hz试试看！
参见http://forum.vibunion.com/forum/viewthread.php?tid=38011的8楼本人的解释

[ 本帖最后由 hcharlie 于 2010-7-9 17:31 编辑 ]

Spire

感谢你参与讨论。
你提到的我的锤头和试件不匹配的问题我在做实验的时候已经注意到了。我的锤头敲击出来的力自谱在6300Hz的时候已经基本衰减完了，应该是不符合这个实验的，这个知识点我是知道的。既然我知道，为什么要用这次实验的数据来讨论这个话题呢？原因是这样的，我对多个试件进行了实验，均发现了不同锤头对频响函数实验结果有影响的现象。之所以会用这次的实验数据是因为我发这个帖子的时候手上只有这个数据，其他几个试件的实验数据不在我手上。就这一点我向各位道歉了。
你告诉我看的http://forum.vibunion.com/forum/viewthread.php?tid=38011的8楼的你的解释我看了，请恕我没大看懂你说的什么。但我认为你说的里面有些小问题：首先，力脉冲的频谱在感兴趣的频率范围内基本上是平直的，这个观点在实验中是正确的，并不存在你说问题。你认为我在7楼给出的图形有问题，不就是因为我敲击出来的力的自谱不能覆盖6300Hz吗。正确的实验，合适的力锤敲出的力自谱应该覆盖感兴趣的频带，且在这段频率范围内近似平直。注意我说的是近似，因为完全平直那是不可能的。什么样的近似可取呢？只要这种近似满足工程需要就行了。其次，频率响应应该等于输出和输入的傅里叶变换的比值。不管是用力锤敲击，还是用激振器（不管是产生什么信号）激励，最后在计算频谱的时候都是按照刚才说的方法计算，或者用自谱、互谱来计算的（具体的计算公式可以查阅相关书籍）。当然，计算结果肯定是近似的，也可能是不够准确的。因为当今存世的任何采集信号的设备都是有误差或者说局限性的。只能采集到一个频带内的信号这种现象也是很正常的，然而这个频带以外的振型是对频带内的频响函数有影响的，所以，得到的信号必然不准。对于工程来说，只需要满足需求就行了。
不管是锤击法还是激振法，都可以获得频响函数、做模态试验，这一点已经经过了很多学者的验证。不知道主任是在怀疑和说明一个什么问题呢。还请赐教

hcharlie

我们一致之处，注意到单位脉冲的Fourier变换=常数，脉冲响应函数的Fourier变换等于系统的频响函数，没有人怀疑这点。
问题是所谓脉冲响应函数是对应于单位脉冲，也就是理想的脉冲响应，而相应于具体锤击试验中测量的脉冲响应，我们叫测试的脉冲响应。
并没有这样的定理，“测试的脉冲响应的Fourier变换除以该脉冲的Fourier变换等于系统的频响函数”呢？没有！ 如果有这样的定理的话，锤击试验时就不用选择锤子了，任意锤子都行，事实不是。
而实际锤击模态试验软件的算法是怎样呢？我以为就是将实际测量的脉冲响应求Fourier变换（FFT）除以一个与力脉冲面积有关的常数。
如果是用“测量的脉冲响应的Fourier变换除以实际脉冲的Fourier变换”的话，在6300Hz时就算不下去了。
用测试的响应代替理想的响应，这样就产生了锤击试验理论上的欠缺，或叫误差，或叫应用限制。
所以我的结论，用锤击法做模态试验，得到的频率是比较准确的，而当锤头与试验件不匹配时，模态误差大一些。

[ 本帖最后由 hcharlie 于 2010-7-15 07:37 编辑 ]

hcharlie

另外要说的是，锤击法与正弦法和随机法的区别还在于，前者是测量的自由衰减振动，后二者都是测量的稳定后的衰减振动已消失的强迫振动，后二者与前者的区别还在于，后二者在共振频率上起了放大作用，正弦法更能抑制测试频率以外其它模态的响应。所以尽管这三种方法都被推荐采用，但对于非常重要的事关机毁人亡的复杂结构（例如飞机）的模态试验，至今还是优先采用最古老的正弦试验法，（其次是随机法用于快速确定频率，）因为它最可靠。

Spire

请注意，我在50楼说的是“频率响应应该等于输出和输入的傅里叶变换的比值”，而不是“测试的脉冲响应的Fourier变换除以该脉冲的Fourier变换等于系统的频响函数”。如果是单位脉冲响应函数的话，直接做Fourier变换就得到频响函数了，不需要再除以脉冲的Fourier变换。
另外，我说的“频率响应应该等于输出和输入的傅里叶变换的比值”这个概念，可以参见Norton写的《工程噪声和工程分析基础》第六章6.4.3节，第6.36式。
锤击法不是任何锤头都行，就如你所说的要适合的，什么叫适合呢，就是冲击出来的频带要包括关心的所有频率范围呀，这个你也是知道的。
不过，通过和你讨论，我知道你的意思是什么了。请恕我帮你总结一下，如果不准确还请指教。你的意思就是，三种方法都可以，但是锤击法是三种方法里面最差的，不能跟前两种方法相提并论。

呼啸着的风

学习啦！！！

chywait

帖子太多，没看明白
如果是锤头软硬导致的实验测试结果不匹配，这个在线性理论里非常好解释。
线性振动理论明确指出，模态是可以叠加的。
硬锤头能够激励起的频率范围更大，在频响函数进行测试时，使用硬锤头应该测量宽频范围。
如果测量频带较小，那么使用硬锤头得到的结果，就是低频部分的频响曲线加上高频部分的下残余量了，得到的结果肯定会有偏差。
如果怀疑是试验误差，那么就同一试件，同一锤头，同一边界条件多次实验，看实验间的差异。

chywait

回复 52 # hcharlie 的帖子

领教了。
原来最可靠的方法居然是正弦实验法。

hcharlie

chywait 发表于 2010-12-11 20:13

                               
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回复 52 # hcharlie 的帖子

领教了。
原来最可靠的方法居然是正弦实验法。

非常正确。
飞机的液压伺服全动平尾的共振试验是非常妙的，由于这个可动系统可能存在要命的间隙和干摩擦，这两个相矛盾的问题都很重要，干摩擦大了操纵不灵，间隙大了频率降低，因此这个模态的频率成了喷气机最敏感的模态，它的共振试验采用了特别精细的变力正弦扫频法，这个方法是苏联传过来的古老，可靠，实用的方法，用它可以清楚地看出系统究竟是有间隙还是有干摩擦，起到确确实实的保证飞机颤振安全的作用。至今也还沿用，不敢贸然改成“先进的”锤击法。

sunspots

谢谢大家呵呵

cff190

频响函数的具体算法是什么啊 哪位大侠知道？

cff190

频响函数具体是怎么得到的？
具体的算法是什么