纯模态激光测试法的研究

论文摘要

实验模态分析是一种通过实验手段获取结构振动特性的方法。通过实测得到的模态参数是对结构的理论或数值建模进行验证和修改的基础。通过实验进行模态参数识别的方法可分为纯模态法(相位共振法)和相位分离法两种。纯模态法适合于大型结构,模态精度要求较高的场合;而相位分离法适合于中小结构,模态精度要求一般的场合。在传统的纯模态试验法中,激励力的适调要依赖于手工操作和经验判断,因此,实验过程有费时、费力、操作难度大、传感器附加质量影响大等缺点。针对这些问题,本文主要完成了以下几个方面的工作:(1)提出一种把纯模态试验理论和激光测振相结合的激光纯模态测试法。在结构进入纯模态振动下,利用扫描式激光测振仪进行响应信号测量,直接获取结构的振动模态。(2)采用多个激振器对实验结构进行激振,利用计算机软件自动实现激励力适调。(3)将PC、VXI、激光测振仪集成为一个有效的测试系统,并编制出相应的测量与控制软件,实现多通道激励信号的生成、响应信号的采集与处理、测试结果的显示和储存。(4)在一个飞机模型上进行了大量的纯模态试验,验证了本文所完成的试验系统有效性。总之,本文提出的利用激光测振技术获取纯模态的方法,对提高纯模态测试的可操作性、可靠性和精度具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外的研究情况
• 1.3 纯模态激光测试法研究的意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 纯模态试验研究的理论基础
• 2.1 纯模态试验的基本理论
• 2.2 系统纯模态试验的适调和理论判据
• 2.3 纯模态试验中的数字信号处理
• 2.3.1 正弦振动中的参数测试
• 2.3.2 周期信号的傅立叶变换
• 2.3.3 误差与窗函数
• 2.4 纯模态试验中频响函数的测定和固有频率估计
• 2.4.1 试验中频响函数测试原理
• 2.4.2 试验中频响函数的测量
• 2.4.3 频响函数测量中的误差控制
• 2.5 本章小结
• 第三章 Polytec 扫描式激光测振仪
• 3.1 扫描式激光测振仪的硬件系统
• 3.2 扫描式激光测振仪的软件系统
• 3.3 本章小结
• 第四章 纯模态激光测试试验系统设计
• 4.1 硬件系统组成
• 4.1.1 VXI 总线技术
• 4.1.2 HP Agilent VXI 模块产品
• 4.1.3 激振系统组成及安装
• 4.1.4 信号采集系统的组成安装
• 4.1.5 纯模态试验中激振器个数和位置优化配置
• 4.2 基于 LabVIEW 的 VXI 驱动设计和控制算法的软件实现
• 4.2.1 LabVIEW 与虚拟仪器技术
• 4.2.2 仪器驱动及VPP 节点转换
• 4.2.3 软件系统整体设计
• 4.2.4 创建应用程序
• 4.3 本章小结
• 第五章 纯模态激光测试法研究的试验验证
• 5.1 实验系统的总体设计
• 5.2 实验数据的测定
• 5.2.1 第1 阶模态参数的测定
• 5.2.2 第2 阶模态参数的测定
• 5.2.3 第3 阶模态参数的测定
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 攻读硕士期间参加的科研项目