介紹

模態試驗和分析在提高產品設計中起到非常大的作用。模態試驗的關鍵是保證試驗參數最優。由晶鉆儀器公司引入的形隨機和突發隨機輸出激勵具有獨特的優點，可以更好地估計品質因數、阻尼和FRF幅值，這將使分析得到的模態參數更加準確。本文介紹的模態試驗將這兩種新技術與常規振動臺激勵信號相比較，討論新技術對模態試驗結果的提升效果。綠色曲線是用形隨機激勵獲得的FRF，藍色曲線是用白噪聲激勵獲得的FRF。可以看出，新技術使得FRF曲線的峰值更尖銳、明顯，有助于更好、更準確地估計品質因數、阻尼和FRF的幅值，這些將在下文中討論。

圖?1.形隨機和白噪聲激勵所獲得的FRF曲線

在MIMO FRF模態測試原本有白噪聲、突發隨機、周期隨機、偽隨機、線性調頻、突發線性調頻等激勵信號的基礎上，增加了形隨機和突發形隨機兩種激勵信號。

圖?2. 增加形隨機和突發形隨機輸出激勵

因為激勵水平可以在頻率范圍內調整，形隨機和突發形隨機為被測結構提供了改進的激勵，將會提高響應水平較低區域的信噪比。由用戶定義激勵的頻率目標譜，有助于提高特定的期望頻率范圍上的響應級別。通過設置脈沖百分比，可以控制一個周期內的無輸出持續時間。這些優點使形隨機和突發形隨機激勵非常受歡迎。

設置

下面是用EDM Modal軟件做MIMO FRF試驗，用形隨機和突發形隨機作輸出激勵時的設置。

1、形隨機設置，編輯功率譜密度(PSD)目標譜。

圖?3. 形隨機輸出設置

點擊編輯按鈕，彈出如下編輯窗口，用戶在這里可以指定驅動PSD譜的形狀。

圖?4. 形隨機頻域目標譜編輯

通過斷點表格，可以定義任意形狀的驅動信號PSD譜。這在白噪聲和粉紅噪聲上也是可用的。形隨機輸出仍然是隨機信號。

圖?5. 形隨機的激勵力

2、突發形隨機設置，編輯功率譜密度(PSD)目標譜和設置突發百分比。

點擊輸出設置里的編輯按鈕，彈出如下編輯窗口，用戶在這里可以指定驅動PSD譜的形狀。另外，用戶可以在輸出設置窗口中定義突發百分比。

圖?6. 突發形隨機的輸出設置和編輯窗口

通過斷點表格，可以定義任意形狀的驅動信號PSD譜。這在白噪聲和粉紅噪聲上也是可用的。突發形隨機輸出仍然是隨機信號。

圖?7. 突發形隨機的激勵力

模態測試

下面我們來做一個模態試驗，比較形隨機和白噪聲激勵的效果。這個MIMO FRF測試用振動臺激勵，并且搭配最新版本的EDM Modal 9.0軟件。兩種激勵信號的RMS電壓量級是一樣的。對于形隨機激勵，更多的能量集中在200-250Hz的頻率范圍內。在這個頻率范圍內，有重根模態。兩種測試的其它參數比如頻率范圍、塊大小、窗函數、平均數等都保持一致。

圖?8. 白噪聲激勵信號設置

圖?9. 形隨機激勵信號設置

塊信號顯示形隨機和白噪聲激勵信號，以及結構在這些激勵下的響應。FRF圖表明感興趣的模態在分析頻率范圍內能夠被很好地識別。相干圖說明輸入和輸出相關性很好。

圖?10. 用形隨機和白噪聲激勵信號做MIMO FRF模態試驗

比較形隨機激勵和白噪聲激勵的結果，我們獲得如下重疊繪制的FRF圖。

圖?11. 形隨機和白噪聲激勵的重疊FRF圖

上圖顯示，由于形隨機激勵信號在峰值所在的頻率范圍內能量更集中，所以獲得的FRF圖峰值更尖銳、更容易識別。更好的峰值評估有助于準確的計算品質因數、阻尼和FRF幅值，如下面的表格所示。

表?1. 形隨機和白噪聲激勵品質因數比較

表?2. 形隨機和白噪聲激勵阻尼比較

表?3. 形隨機和白噪聲激勵FRF幅值比較

結果說明了形隨機輸出激勵在模態分析中的獨特優勢。學習更多關于EDM Modal 9.0軟件的更多知識，請訪問：http://www.cn-hua.com/edm-modal-analysis