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一种用于对物体进行模态测试的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于对物体进行模态测试的装置，包括气锤、气压传感器、加速度传感器和模态信号采集测试仪器；所述气锤与气压传感器相连，所述气压传感器与模态信号采集测试仪器相连，所述的加速度传感器与模态信号采集测试仪器相连。本实用新型的用于对物体进行模态测试的装置，具有的优点包括：降低操作难度，即使是初学者也可以很快实现模态测试；提高测试的准确性，有效避免了采用力锤可能导致的力信号畸形带来的误差；根据现场情况，可以远程敲击，高抛敲击，非垂直敲击等，大大降低劳动强度，提升操作的便利性，有效的提高了工作效率，并能提高实验精度。具有很好的实用性，能够产生很好的科研价值、经济效益和社会效应。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及模态测试【技术领域】，具体涉及一种用于对物体进行模态测试的装 置。 一种用于对物体进行模态测试的装置

【背景技术】
[0002] 模态又叫振型，是结构物重要的动力学参数之一。在机械、汽车、航天、土木等等工 程领域中，工程师常常需要掌握工程对象的模态情况。模态的测试可分为测力法与不测力 法两种，以测力法为更精准。传统的测力法是采用力锤作为激励工具(对结构物输入的信 号)，力传感器作为力信号采集装置，加速度传感器作为响应信号采集装置(结构物振动输 出的信号)，由模态信号采集测试仪器分别采集输入(力）信号和输出（加速度）信号，根据输 入、输出信号得到可以反映结构物自身特性的频响函数表达式，即可得到各模态参数。
[0003] 目前力锤法进行模态测试的装置，主要部件为力锤、力传感器和模态信号采集测 试仪器，使用时必须将力锤"垂直的"敲击在结构物的表面，在敲击接触到结构物表面的一 瞬间，必须"迅速的"让锤头离开结构物表面，否则就会导致输入的力信号的畸形。力信号的 畸形必定导致响应(加速度）信号的畸形，也就得不到准确的传递函数表达式，如图1所示， 为理想的完美力信号曲线，图2为由畸形的力信号图。产生这样的原因有：（1)锤头与力传 感器的刚性连接，加之力传感器本身的构造特点决定，力必须作用在传感器的中心，否则传 感器会受力不均匀导致信号畸形；（2)结构物表面刚性大，导致被敲击后的迅速反弹，对锤 头形成二次敲击。
[0004] 为得到理想的力信号，初学者常常需要多次敲击，虽经过长期的练习可提高测试 技能，但在对大型结构的敲击过程中，测试人员对重锤的牢握，和垂直度的控制着实是一种 挑战。


【发明内容】

[0005] 发明目的：针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种用于对物 体进行模态测试的装置，可显著降低对测试人员操作技能的要求，毋须长期训练即可得到 完美的敲击信号。同时可显著减少劳动强度，及对不方便的触及的测试点提供远程精确敲 击。
[0006] 技术方案：为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0007] -种用于对物体进行模态测试的装置，包括气锤、气压传感器、加速度传感器和模 态信号采集测试仪器；所述气锤与气压传感器相连，所述气压传感器与模态信号采集测试 仪器相连，所述的加速度传感器与模态信号采集测试仪器相连。
[0008] 所述的气锤包括相互连接的气囊和锤身，所述的气囊与气压传感器相连。
[0009] 本实用新型的用于对物体进行模态测试的装置，用气锤进行敲击(激励)，气囊中 产生气压变化，气压传感器将气压变化变成电信号，并由模态信号采集测试仪器将该敲击 (激励）信号采集处理。加速度传感器与模态信号采集测试仪器相连接，结构物受到激励后 的振动（响应）由加速度传感器进行采集并变成电信号，并由模态信号采集测试仪器对该振 动（响应）信号进行采集处理。由电脑对激励和响应信号进行数学运算，根据运算得到的频 响函数，可以计算出结构物的模态振型。
[0010] 针对不同的结构物，需要调整气囊及其气压传感器的参数，比如大型结构必须采 用较大型的气囊和配套气压传感器以产生较大的激励，刚度较大频率较高的结构物需采用 硬质气囊以激发更宽的频谱响应。
[0011] 有益效果：与现有技术中相比，本实用新型的用于对物体进行模态测试的装置， 具有的优点包括：降低操作难度，即使是初学者也可以很快实现模态测试；提高测试的准 确性，有效避免了采用力锤可能导致的力信号畸形带来的误差；根据现场情况，可以远程敲 击，高抛敲击，非垂直敲击等，大大降低劳动强度，提升操作的便利性，有效的提高了工作效 率，并能提高实验精度。具有很好的实用性，能够产生很好的科研价值、经济效益和社会效 应。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 图1是理想的完美力信号曲线图；
[0013] 图2是畸形的力信号曲线图；
[0014] 图3是用于对物体进行模态测试的装置的结构示意图。

【具体实施方式】
[0015] 下面结合具体附图对本发明作进一步的说明。
[0016] 如图3所示，用于对物体进行模态测试的装置，主要部件包括气锤1、气压传感器 2、加速度传感器3和模态信号采集测试仪器4 ;气锤1包括气囊11和锤身12,气囊11与锤 身12活动连接(可拆卸)，在锤身12上还设有手柄，气囊11通过软管与气压传感器2相连， 气压传感器2、加速度传感器3均与模态信号采集测试仪器4相连。
[0017] 该用于对物体进行模态测试的装置，工作时，用气锤进行敲击(激励)，气囊11中产 生气压变化，气压传感器2将气压变化变成电信号，并由模态信号采集测试仪器4将该敲击 (激励）信号采集处理。加速度传感器3与模态信号采集测试仪器4相连接，结构物受到激 励后的振动（响应）由加速度传感器3进行采集并变成电信号，并由模态信号采集测试仪器 4对该振动（响应）信号进行采集处理。由电脑对激励和响应信号进行数学运算，根据运算 得到的频响函数，可以计算出结构物的模态振型。
[0018] 针对不同的结构物，需要调整气囊及其气压传感器的参数，比如大型结构必须采 用较大型的气囊和配套气压传感器以产生较大的激励，刚度较大频率较高的结构物需采用 硬质气囊以激发更宽的频谱响应。
[0019] 该用于对物体进行模态测试的装置，为气锤法模态测试技术，由于敲击之后，力锤 受到的冲击即结构对于力锤的反作用力，与气锤敲击受到的冲击是一样的，使用气压传感 器采集的是压强的变化，可用于记录力的变化情况得到力的时程曲线，由此带来的好处是 不论气锤从什么方向去敲击结构物表面，变化的气体压力（强）始终是垂直作用在气压传 感器上，避免了力必须作用在传感器的中心，不会使传感器受力不均匀从而导致信号畸形。 又由于气锤质轻，在结构表面的自由弹跳比人手提离力锤要迅速的多，且敲击越大，弹跳越 快，避免了敲击后的迅速反弹，不会对锤头形成二次敲击。除了上述优点，对于位于高处，或 人手不便企及的地方可将气压传感器可就地放置，而采用人工或机械投射的方式，将气锤 砸向目标点，气压强变化由皮管引入压强传感器进行测量。
【权利要求】
1. 一种用于对物体进行模态测试的装置，其特征在于：包括气锤（1)、气压传感器（2)、 加速度传感器（3)和模态信号采集测试仪器（4);所述气锤（1)与气压传感器（2)相连，所 述气压传感器（2)与模态信号采集测试仪器（4)相连，所述的加速度传感器与模态信号采 集测试仪器相连。
2. 根据权利要求1用于对物体进行模态测试的装置，其特征在于：所述的气锤（1)包括 相互连接的气囊（11)和锤身（12)，所述的气囊（11)与气压传感器（2)相连。
【文档编号】G01H1/12GK203881505SQ201420178415
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】周年强, 张高勤 申请人:南京林业大学