锤击法的主要步骤

锤击法测试除了常规的建立几何模型，设置通道参数之外，还有其特有的步骤，主要包括确定触发、带宽和窗函数。另外，确定驱动点可能不是必需的，但在此也一并介绍。

锤击法测试时，力锤所在的通道作为触发通道。如果触发量级太大，可能导致需要用很大的力进行锤击。如果触发量级太小，又容易造成误触发（另外，力锤导线接触不良时也容易产生误触发）。因此，需要综合考虑锤头和待测结构以确定一个合适的触发量级。

图4-74 固定测点锤击， 移动响应传感器

确定触发时还有一个重要的参数是预触发。所谓的预触发是指在触发时，多采集触发之前一定时间或多个数据点的时域数据，以保证力脉冲的完整性。力脉冲不完整将导致计算得到的力谱失真。

接下来是确定带宽，也就是分析的频率范围。通常人们做测试时，会有一个关心的频率范围或者模态阶数来确定这个参数。而为了满足要求，需要采用不同的锤头，不断试敲以确定最终采用合适的锤头才能实现要求的带宽。实际上，带宽除了由锤头硬度决定之外，还由锤击点的刚度决定。如果锤头很硬，但锤击点的刚度小，那么得到的带宽可能比较窄；如果锤头很软，但锤击点刚度很大，得到的带宽也可能比较宽。另外，由于结构刚度随位置变化，因此，在测试过程中也会出现某些测点数据质量下降的情况。

确定完带宽之后，就需要为时域信号加窗函数了。由于力脉冲作用时间很短，锤击结束之后，理论上应再无信号输出，但实际上通道还存在本底噪声，导致还有噪声信号输出、因此，为了减少这部分的输出，需要为力脉冲加力窗或者力-指数窗。力窗和力-指数窗的区别在于，力窗为矩形窗，由于力脉冲为半个正弦波，因此脉冲上部分窄，下部分宽，而力-指数窗右侧是一个指数衰减形状，如图4-75中曲线2如示，框住的为力窗，曲线1所示为力脉冲。

锤击法产生的响应为衰减的时域信号，如图4-76所示，因此，若在采样末期，响应未能衰减至零，则存在泄漏，需要为响应信号加指数窗。加指数窗在一定程度上加快了响应衰减，因此，估计出来的阻尼会偏大。为了避免加窗，实现无泄漏的测量，可以通过增加谱线数来提高采样时间，使得响应有充分的时间衰减，在采样末端衰减到零，从而无须加窗。因此，锤击法测试时应尽量避免对响应加窗，做到无泄漏的测量。可能对于小阻尼结构必须加窗，但加窗时应十分小心，应避免加得过大，导致存在丢失模态的风险。(www.xing528.com)

图4-75 力窗

进行驱动点测量主要目的是确定模态参考点，这一步不是必需的。因为有些结构，人们知道哪些地方是合适的模态参考点，或者以前测试过类似的结构，能判断出合适的模态参考点，因此，这一步就不是必须了。如果是一个全新的结构，或者之前从来没有测量过类似的结构，那么建议你进行驱动点测量。

驱动点测量时，通常需要多测量几个测点，例如，要确定2个模态参考点，可以测量5个或者更多的驱动点数据。然后将这些驱动点的FRF放置在同一张图中，首先从中选出峰值明显且阶数最多的第一个参考点位置，然后再从剩余的FRF中挑选出第二个参考点位置，此时，要求第二个参考点的数据能提供第一条参考点之外的模态信息，这样二者组合才可能最大限度地提取到所有感兴趣的模态。

锤击法测试获得的主要数据为频响函数和相干，有了这些数据可以进一步进行模态分析。但很多情况下，测量FRF并不用于模态分析，而是用于其他一些分析，如固有频率分析、TPA分析、动刚度分析等。因此，锤击法应用最为广泛。

图4-76 力脉冲和响应的时域信号