频响函数差异分析

图4-45 激振器安装实例

锤击法测试时，通常是移动力锤，加速度计固定不动，此时得到的是频响函数FRF矩阵的一行或多行（使用一个单向加速度计，得到FRF矩阵的一行；使用一个三向或多个加速度计，得到FRF矩阵的多行）。激振器测试时，通常移动加速度计，激振器固定不动，此时得到的是频响函数FRF矩阵的一列或多列（使用一个激振器，得到FRF矩阵的一列；使用多个激振器，得到FRF矩阵的多列）。

根据互易性原理可知，由锤击法得到FRF矩阵的一（多）行与由激振器得到FRF矩阵的一（多）列，理论上两种方式获得的数据是完全相同的，但这仅仅是理论观点。实际上，如果我们能够在结构上施加一个纯力，该力与结构二者之间不存在任何的相互作用，并且可以使用一个无质量的传感器测量响应，那么此种情况下，不管哪种测量方式对结果都是没有影响的，理论是成立的，但现实却不是这样的！

实际上在模态测试过程中，激振器和响应传感器通常对结构都有影响。需要明白的主要事项是处于测试状态下的被测结构已不再是你最初想得到模态参数的那个结构了。因为结构上已附加了与数据采集过程有关的其他东西，如结构支承方式、安装的传感器，以及激振器顶杆潜在刚度的影响等。因此，虽然理论告诉我们，锤击法测试和激振器测试二者没有任何区别，但现实测量中却因实际数据采集中各个方面的影响，使得二者的测试结果存在很大的差异。(www.xing528.com)

激振器测试过程中，最明显的差异出现在移动加速度计的过程。加速度计的质量相对于结构的总质量可能非常小，但是它的质量相对于结构的有效质量（结构振动时，不是结构所有质量都参与响应，只是结构的一部分质量参与响应，这部分参与响应的质量称为有效质量）可能非常大。在多通道测试系统中，为了获得所有的FRF，有多个传感器沿着结构移动，此时这个影响尤为突出。特别是轻质结构，这个影响会是一个严重的问题。解决此问题的方法之一是在结构上所有测点位置安装传感器（即使每次测量只用到少量几个传感器）；另一个方法是在未测量的测点位置安装与传感器质量相等的质量块，这样就能消除移动质量的影响。但是，这样做附加质量明显，可能会导致频率偏低，虽然数据一致性较好。

另一个不同之处是激振器顶杆的影响。结构的模态可能本质上会受激振器附属装置质量和刚度的影响。当我们试图最小化这些影响时，它们仍然可能存在。顶杆的作用是分离激振器给结构带来的影响。然而，对于大多数结构而言，激振器附属装置的影响仍然可能显著。既然锤击法测试不会遭遇这些问题，因而必将得到不同的结果。

因此，虽然理论告诉我们，激振器测试和锤击法测试二者得到的结果没有差异，但实际上，因实际测量中各个方面的差异必然导致二者产生一些不同。