激振器系统:提升效率的关键技术

完整的激振器系统包括信号源、功率放大器、激振器、推力杆（也称为顶杆）和力传感器等（见图4-44）。

信号源可以是外置的信号发生器或者是带DA输出的采集设备，提供的信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。但由于数字信号的质量比模拟信号高得多，所以数字信号逐渐成为主流。另一方面，由计算机软件实现的数字信号更易于控制和改变，因此，使用的信号绝大多数都是计算机辅助产生的信号，通过DA以模拟电压输出。

由信号源提供的激励信号通常能量很小，无法直接驱动激振器，因此，必须先对信号源发出的激励信号进行放大，而这个功能则由功率放大器实现。功率放大器将信号源发出的激励信号进行功率放大后转换成具有足够能量的电信号，以驱动激振器工作。

功率放大器按工作原理又分为定电压功率放大器和定电流功率放大器。定电压功率放大器保证输出信号电压恒定，而定电流功率放大器保证输出信号电流恒定。定电流功率放大器输出信号电流恒定，因而通过激振器产生的激励力幅值恒定。当待测系统进入共振区时，会产生很大的响应，容易产生过载。而定电压功率放大器在待测系统进入共振区时，响应增大，电压恒定，但电流减少，通过激振器产生的激励力幅值减小；而在反共振区，响应减小，电流增大，激励力幅值增大。因此，定电压功率放大器在进行频响测试时具有很大的优越性。但如果是进行多点激振，定电流放大器可能更适合。

激振器按工作原理又分机械式、电动力式、电动液压式、电磁式、涡流式和压电式等。在模态试验中，常用电动力式和电动液压式激振器。(www.xing528.com)

电动力式激振器的基本原理是电磁感应定律，具有频率范围大（上限频率可高达30kHz，下限频率可低至1～3Hz），激励力幅值、频率及相位易于控制，可动部件质量和刚度小，激励力大的优点。缺点是低频特性不好，对超大型结构，如飞机、火箭、航天器等，激励能量不够。尽管如此，电动力式激振器仍是常规结构模态试验最常用的激励装置。

电动液压式激振器是一种电控制、液压驱动的激振器，结构比电动式激振器复杂得多。它是一种大型激振设备，可承受几千牛顿的预压力和高达几百千牛顿的激励力，低频性能良好，可输出1Hz以下的激励力，非常适用于大型和超大型结构的模态试验。这种激振器缺点是频率上限较低，一般最高也仅至1000Hz。

推力杆也称为顶杆，当激振器激励结构时，激振点不仅产生轴向振动，还产生横向振动，而力传感器只能测量沿推力杆轴向的激励力，因此，要求推力杆轴向刚，径向柔。如果推力杆太粗，可能会因横向运动引入额外的弯曲刚度，而力传感器是测量不到这种弯曲刚度的。另一方面，太粗的推力杆还可能易于与待测结构产生耦合，给测试带来严重影响。因此，推力杆选择十分重要。推力杆通常是细长的杆件，由于待测结构不同，推力杆的粗细也不同，有时，还使用鱼线或琴线作为推力杆，当然，这种线只能承受拉力，不能承受压力。