本发明专利技术提供一种用于薄壳高阶模态振型测试的同步激振系统及测试方法，该系统包括工业计算机、信号发生器、同相位功率放大器、吸附型激振器、数据采集仪；工业计算机的输出端连接信号发生器的输入端，信号发生器的输出端连接同相位功率放大器的输入端，同相位功率放大器的输出端分别连接吸附型激振器的输入端，吸附型激振器吸附在薄壳构件侧壁上，吸附型激振器输出的激振信号作用在薄壳构件侧壁上，同时吸附型激振器的输出端连接数据采集仪的输入端，数据采集仪与工业计算机连接。本发明专利技术结构简单紧凑，无间隙，外形小，成本低，负载能力强，零件加工方便，同时提高了整体结构美观和方便装配，使得系统的装配调整也非常方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及模态振型测试
，具体涉及一种。
技术介绍
在燃气轮机、离心压缩机、破碎机、造粒机等机械装备中存在着大量的薄壳构件，例如结构外壳、轴承外圈、转鼓、钢圈等。这些薄壳构件在气动场、惯性力场、机械振动场等多场耦合环境作用下，经常被激发高阶模态而发生高阶振动疲劳失效。由于高阶模态振型局部振动丰富、振动特点愈加复杂，往往具有多个节点或多条节线，使用单个激振器来测试其模态振型存在激励能量分布不均、极有可能发生模态遗漏等问题。另外，由于薄壳的壁厚薄、质量轻，采用传统的电磁激振器也会带给被测壳体较大的附加质量和刚度，影响模态振型的测试效果。因此需要加深对该类结构高阶模态振型测试的相关技术及方法研究，特别是开发出可以满足高阶模态振型测试需求的仪器或设备。压电陶瓷是能够实现机械能与电能相互转化或耦合的一类重要功能材料，由于逆压电效应，在变化的电场作用下，压电陶瓷可以产生振动能量。同时，由于其体积小、重量轻，因此该类型陶瓷在高频激励方面相对于其它激振方式和方法有着很大的优势。但由于压电陶瓷在尺寸、材料参数、电容量、制备工艺(单级性或双级性)以及驱动电源的输出功率等方面存在很大的差异，目前将压电陶瓷直接作为振动激振设备使用还存在一些问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种。本专利技术的技术方案是: 一种用于薄壳高阶模态振型测试的同步激振系统，包括: 发送产生振动源指令并实时获取激振信号的工业计算机； 根据工业计算机的产生振动源指令来产生相应振动源信号的信号发生器； 将振动源信号转化输出频率和相位不变、幅值放大的激励信号的同相位功率放大器； 通过吸附方式利用激励信号对薄壳构件进行激振的若干吸附型激振器； 采集吸附型激振器的激振信号的数据采集仪； 所述工业计算机的输出端连接信号发生器的输入端，信号发生器的输出端连接同相位功率放大器的输入端，同相位功率放大器的输出端分别连接吸附型激振器的输入端，吸附型激振器吸附在薄壳构件侧壁上，吸附型激振器输出的激振信号作用在薄壳构件侧壁上，同时吸附型激振器的输出端连接数据采集仪的输入端，数据采集仪与工业计算机连接。所述吸附型激振器安装在可调悬挂装置上，该装置包括: 根据薄壳构件大小来调节框架大小的可调框架； 根据薄壳构件大小进行位置伸缩调节以悬挂薄壳构件的悬挂悬伸支架； 将薄壳构件悬挂在可调框架内部的柔性悬挂绳； 可调框架为正方形框架，可调框架中各连接杆通过位置固定螺钉可调；悬挂悬伸支架安装在可调框架的顶部，柔性悬挂绳的一端与悬挂悬伸支架连接，柔性悬挂绳的另一端连接薄壳构件。所述悬挂悬伸支架包括八个调节条形板和四个调节支架板； 所述调节条形板为内部具有可调节长条通孔的圆环形结构，各调节条形板星型连接，调节条形板之间用螺钉螺母锁紧； 所述四个调节支架板的一端分别与可调框架的四个顶点固定，四个调节支架板的另一端分别固定在各调节条形板的四个星型连接处。所述吸附型激振器一端吸附在薄壳构件侧壁上，另一端通过360°蛇形调节结构连接在可调框架上。所述吸附型激振器包括: 支撑整个吸附型激振器结构的外壳体； 将整个吸附型激振器吸附在薄壳构件侧壁上的磁铁； 连接磁铁和外壳体的振动输出轴； 根据同相位功率放大器的输出信号产生振动的激励源压电陶瓷； 采集激励源压电陶瓷振动量的振动量采集压电陶瓷； 为激励源压电陶瓷和振动量采集压电陶瓷提供回位作用力并传输振动力的蝶形弹簧; 所述激励源压电陶瓷、振动量采集压电陶瓷通过预紧螺杆预紧安装在外壳体内部；多个激励源压电陶瓷并联由同相位功率放大器驱动，激励源压电陶瓷的驱动电压线作为吸附型激振器的驱动信号输入端；激励源压电陶瓷接触安装在振动量采集压电陶瓷上表面，振动输出轴的一端接触安装在外壳体内部激励源压电陶瓷上表面，振动输出轴的另一端位于在外壳体外且安装磁铁；所述蝶形弹簧位于外壳体内部上方且与外壳体压紧，蝶形弹簧下端与激励源压电陶瓷接触。所述同相位功率放大器包括供电电源和功率转换电路； 所述供电电源包括变压器和整流滤波稳压模块； 变压器的一级线圈连接AC220V/50HZ交流电，变压器的次级线圈输出端连接整流滤波稳压模块的输入端，整流滤波稳压模块的输出端连接功率转换电路的供电输入端，功率转换电路的信号输入端连接信号发生器的输出端，功率转换电路的输出端连接吸附型激振器的驱动信号输入端。所述变压器的次级线圈分别输出AC+/-150V交流电、AC+/-15V交流电和AC+/-5V交流电；其中AC+/-150V交流电经整流滤波稳压后输出DC+/-150V直流电压为功率转换电路提供高压来驱动吸附型激振器；AC+/-15V交流电压经整流滤波稳压输出直流DC+/-15V，为功率转换电路中的运算放大器供电；AC+/-5V交流电经整流滤波稳压输出直流DC+/-5V，为功率转换电路提供转化电压。所述功率转换电路包括: 电平转换器:对信号发生器输出信号进行电平高低转换分别输出至恒流电源电路、控制电压调节电路； 恒流电源电路:对电平转换器输出信号的电流大小控制调节输出至功率输出电路； 控制电压调节电路:对电平转换器输出信号的电压大小控制调节输出至功率输出电路； 功率输出电路:输出电压和电流驱动吸附型激振器； 信号发生器的输出端连接电平转换器的输入端，电平转换器的输出端分别连接恒流电源电路的输入端、控制电压调节电路的输入端，恒流电源电路的输出端、控制电压调节电路的输出端分别连接功率输出电路的输入端，功率输出电路的输出端连接吸附型激振器的驱动信号输入端。采用所述的同步激振系统进行薄壳高阶模态振型测试的方法，包括如下步骤: 步骤1:通过仿真方法计算薄壳构件的高阶固有频率和模态振型； 步骤2:通过测绘方式获得薄壳构件的尺寸参数，并建立薄壳构件模态振型测试所需的试验模型； 步骤3:将薄壳构件悬挂并进行预测试，确定吸附型激振器的数量和吸附位置； 步骤4:进行薄壳构件模态振型测试； 步骤4-1:工业计算机随机发送产生振动源指令给信号发生器，信号发生器产生相应振动源信号； 步骤4-2:同相位功率放大器将振动源信号幅值放大并输出至各吸附型激振器； 步骤4-3:各吸附型激振器以相同的激励幅度对薄壳进行同步振动激励； 步骤4-4:数据采集仪采集每个吸附型激振器对应的激励信号，通过一个轻质加速度传感器或多个轻质加速度传感器测试获得试验模型中全部测点对应的响应信号，并反馈至工业计算机； 步骤4-5:工业计算机获得响应信号相对于激励信号的传递函数； 步骤5:采用基于多输入多输出的模态识别方法对多组传递函数进行高阶固有频率和模态振型向量的识别，并完成对薄壳的高阶模态振型的动态显示。所述步骤3将薄壳构件悬挂并进行预测试的具体步骤如下: 步骤3-1:调整测试参数，包括激励电压、采样频率、测试频率范围； 步骤3-2:确定薄壳构件沿轴线方向的中间位置，沿着360°圆周方向将壳体划分为3等份，并每隔120°的间隔位置通过360度蛇形调节机构布置一个吸附型激振器； 步骤3-3:将轻质加速度传感器布置到薄壳构件的一端，通过预测试获得轻质加速度传感器测点的振动响应信号相对于步骤3-2所述三个吸附型激振器测点响应信号的三组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于薄壳高阶模态振型测试的同步激振系统，其特征在于，包括：发送产生振动源指令并实时获取激振信号的工业计算机；根据工业计算机的产生振动源指令来产生相应振动源信号的信号发生器；将振动源信号转化输出频率和相位不变、幅值放大的激励信号的同相位功率放大器；通过吸附方式利用激励信号对薄壳构件进行激振的若干吸附型激振器；采集吸附型激振器的激振信号的数据采集仪；所述工业计算机的输出端连接信号发生器的输入端，信号发生器的输出端连接同相位功率放大器的输入端，同相位功率放大器的输出端分别连接吸附型激振器的输入端，吸附型激振器吸附在薄壳构件侧壁上，吸附型激振器输出的激振信号作用在薄壳构件侧壁上，同时吸附型激振器的输出端连接数据采集仪的输入端，数据采集仪与工业计算机连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，于辉，李鹤，罗忠，孙伟，闻邦椿，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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