測試機械固有頻率日益為機械加工企業和設計企業所重視，了解機械結構，組裝運行時，避免共振的產生，增加產品的可靠性、耐用性、穩定性。我們提供兩套振動測試方案供大家學習參考。這里以測試剎車盤固有頻率為案例分析。

客戶需求：

用戶是一家生產剎車盤實力雄厚的企業，日產量大，而且尺寸不一。為滿足高品質客戶對剎車盤固有頻率要求，組裝運行時，避免共振的產生。用戶針對該部分客戶提供的剎車盤需要抽檢，測試產品的固有頻率，以滿足用戶的需求。

解決方案：

剎車盤由于材質、材料屬性、形狀的不同會影響自身剛度和質量。它的固有頻率只受剛度分布和質量分布的影響，阻尼對固有頻率的影響有限。質量增大固有頻率必然降低，剛度增大固有頻率必然增大。

理論上講，剎車盤有多階固有頻率。在二維頻譜圖中，并不是所有的峰值對應的都是固有頻率，因為有可能是激勵頻率或是它的倍頻。因此通常通過測量頻響函數的方式來測量固有頻率，頻響函數對應的峰值都是系統的固有頻率。多數情況下，我們只關心低階或特定階固有頻率。

1、經濟型方案

圖一 設備鏈接示意圖

采用錘擊法進行FRF測量，計算固有頻率。錘擊法具有激勵設備要求簡單（力錘），響應傳感器最少一個就可以，試驗方法快捷，試驗總成本低的優點。理論上在一個位置安裝一個傳感器就能測量出剎車盤所有固有頻率。由于在實際布置時模態參考點時，要避開關心的所有模態節點，所以受到測量位置、激勵位置的影響，建議測量剎車盤固有頻率時，安裝兩個傳感器測量，對比兩個頻響函數的峰值。或者一個傳感器移動兩次位置，測量兩次結果比對。這樣更準確。如果想要得到剎車盤的振動形態與阻尼，更好的分析剎車盤性能建議再購買一套晶鉆自主研發的模態分析軟件EDM-Modal。

圖二 現場實驗示意圖

實驗設備：

• Spider-80X 8通道多通道數據采集系統
• 力錘
• 加速度傳感器 2個

用軟彈力繩或彈簧將剎車盤懸掛，使其處于自由狀態，可有增加測量有效性。

IEPE型PCB加速度傳感器352C03，底部平坦，配有磁座，可直接吸附在剎車盤上固定，通過線纜直接接到Spider-80X動態信號分析儀器的BNC接口上（Spider內置IEPE調理，無需供電）。將加速度傳感器吸附在剎車盤上。

將力錘通過BNC先接入儀器輸入通道。在剎車盤任意位置選擇激勵點，垂直方向，點擊敲擊一次，接收。同一位置，重復敲擊一次，接收（此處可簡化，EDM支持設置手動接收、自動接收）。

Spider-80X的最大采樣速率為102.4KHz/通道，保證對高頻信號的完整記錄。24位A/D和D/A轉換、150dB動態范圍、自動設置量程，確保了采集數據的準確性。
PC中的EDM -DSA軟件會實時顯示剎車盤頻響函數測量結果。首先查看相干性曲線，如果趨于1表示，表示頻響函數測量質量高，否則重新需要重新測量。最后查看頻響函數曲線，取其峰值。峰值1為一階，峰值2為二階，以此類推。增加游標和標記，確定其峰值，記錄。

該方案屬于經濟型，實驗環境簡單，測量方便，設備成本低，測量不同尺寸、形狀的剎車盤十分方便。缺點是人為操作比較多，測量結果受測試人員試驗技術水平影響較大，測量效率不高。適用于每日測量任務不多的情況。考慮工作量，可適當增加設備彌補。

2、精準型方案

圖三 設備鏈接示意圖

振動臺掃頻測試方法，將剎車盤通過夾具安裝在振動臺上進行掃頻激勵，然后分析響應信號獲得結構的固有頻率。

實驗設備：

• Spider-81B ??4通道振動測試系統
• 振動臺
• 加速度傳感器 2個

圖四?現場實驗示意圖

根據剎車盤的規格制定一個工裝安裝在振動臺上。測試時將剎車盤放置在振動臺上。兩個IEPE型加速度傳感器，一個吸附在剎車盤上用于監測，另一個吸附在振動臺上用于控制。通過BNC接口連接到Spider-81B上（Spider內置IEPE調理，無需供電）。

使用EDM VCS軟件正弦掃頻功能，從低頻到高頻掃頻一遍后，查看ASP譜和頻響函數峰值，并記錄生成報告。測量結束。

該方案屬于通過工裝安裝試件，人為操作少，測試效果一致性高，效率高，需要振動臺激勵。測試時只需要將剎車盤放到振動臺上，通過掃頻振動確定共振頻率。缺點設備價格成本相對高。