非接触式多参考点模态测量装置的制作方法

1.本技术涉及试验模态分析领域，特别是涉及一种非接触式多参考点模态测量装置。


背景技术：

2.试验模态技术作为结构动力学参数的试验验证手段，为评价现有结构的动态特性、验证结构有限元模型、结构动力学设计优化、检验产品的质量以及深入洞察振动发生的根本原因等提供了重要的试验依据。而对于对称结构或复杂结构等，传统单参考点的试验模态方法无法满足试验要求，基于多参考点的多输入多输出(multiple-in multipleout，mimo)试验模态方法得到了广泛的应用；且对于轻质结构或小型结构，如果采用粘贴速度传感器的方式，速度传感器附加的质量会明显改变结构的动力学特性，因此必须采用激光位移传感器这种非接触式传感器进行测量。
3.而目前采用激光位移传感器的试验模态测量装置，往往支架复杂、现场拉线多、现场布置困难等问题导致人员成本高，试验效率较低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种非接触式多参考点模态测量装置，以提高试验模态测量的效率。
5.一种非接触式多参考点模态测量装置，包括：支架、测量装置，其中，
6.所述测量装置固定在所述支架上，所述测量装置用于声音信号的采集；
7.所述测量装置包括多个声压传感器。
8.所述支架包括多个调节关节，所述多个调节关节用于调整所述测量装置的角度。
9.在一个实施例中，所述支架包括：
10.所述支架包括首端和尾端，所述测量装置位于所述支架的所述尾端，所述多个调节关节设置在所述首端和所述尾端之间，所述多个调节关节将所述支架划分为多段子支架，与所述调节关节相连的所述子支架能够绕所述调节关节以任意角度旋转。
11.在一个实施例中，所述测量装置包括：
12.多个透声孔，每个所述透声孔中内置一个所述声压传感器。
13.在一个实施例中，所述测量装置为多边形结构。
14.在一个实施例中，所述多个声压传感器在所述测量装置内均匀分布。
15.在一个实施例中，所述装置包括：
16.信号输出线，与所述声压传感器连接。
17.在一个实施例中，所述信号输出线为一根多芯线。
18.在一个实施例中，所述支架与所述测量装置通过螺纹连接。
19.在一个实施例中，所述测量装置通过所述多个调节关节在360
°
范围内旋转。
20.上述非接触式多参考点模态测量装置包括：支架、测量装置，其中，所述测量装置
固定在所述支架上，所述测量装置用于声音信号的采集；所述测量装置包括多个声压传感器；所述支架包括多个调节关节，所述多个调节关节用于调整所述测量装置的角度。本技术的非接触式多参考点模态测量装置基于声振互易性原理，采用多个声压传感器作为响应传感器进行非接触测量，无附加质量，不破坏结构的模态参数，在无法布置接触式传感器的轻质结构及小型/超小型结构、存在重根需多参考点测量的对称结构等的试验模态测试中具有突出的优势。本技术还采用一体化设计，将包括声压传感器的测量装置固定在支架上，支架包括多个调节关节，通过多个调节关节可以调整测量装置的角度，因此，对测量方向无要求，适用于不规则物体，试验时非接触式多参考点模态测量装置放置于待测结构旁边即可。该非接触式多参考点模态测量装置现场试验方便携带安装，可以同时完成多个参考点的非接触模态试验，极大程度的提高了现场试验效率，解决了目前多参考点非接触式模态测量手段中存在的激光位移传感器成本很高、多个非接触声压传感器固定困难、现场拉线多、布置困难等问题，极大程度的降低了试验成本，提高了现场试验效率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术一实施例中非接触式多参考点模态测量装置的结构示意图。
23.图2为本技术一实施例中测量装置的结构示意图。
具体实施方式
24.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
25.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
26.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.如图1所示，本技术提供了一种非接触式多参考点模态测量装置10。非接触式多参
考点模态测量装置10包括支架110和测量装置120。其中，测量装置120固定在支架110上。测量装置120用于声音信号的采集。测量装置120包括多个声压传感器121。支架110包括多个调节关节111。调节关节111用于调整测量装置120的角度。
28.其中，本技术实施例对测量装置120与支架110的连接方式不做具体限定。进行结构模态试验时，可使用力锤激励待测结构，非接触式多参考点模态测量装置10用于测量力锤激励下的结构响应。试验时，非接触式多参考点模态测量装置10放置于待测结构旁边即可，可以通过调节测量装置120与支架110完成角度的调节，本技术实施例对于非接触式多参考点模态测量装置10的放置方向和距离不做限定。
29.根据声振互易性原理，在进行结构模态试验时，采用锤击法进行结构激励，测量装置120中的多个声压传感器121测量响应信号，测量装置120完成声音信号的采集，相当于在声压传感器121的位置用体积声源进行激励，在锤击的位置和方向使用速度传感器进行测量。因此，使用非接触式多参考点模态测量装置10可以完成多个参考点的非接触测量。本技术实施例对声压传感器121的种类不做具体限定。举例来说，声压传感器121可以为mems(微机电系统，micro-electro-mechanical system)声压传感器。声压传感器121的频响范围可以为20khz～20khz。
30.本技术实施例公开的非接触式多参考点模态测量装置10基于声振互易性原理，采用多个声压传感器121作为响应传感器进行非接触测量，无附加质量，不破坏结构的模态参数，在无法布置接触式传感器的轻质结构及小型/超小型结构、存在重根需多参考点测量的对称结构等的试验模态测试中具有突出的优势。本技术还采用一体化设计，将包括声压传感器121的测量装置120固定在支架110上，支架110包括多个调节关节111，通过多个调节关节111可以调整测量装置120的角度，因此，对测量方向无要求，适用于不规则物体，试验时非接触式多参考点模态测量装置10放置于待测结构旁边即可。该非接触式多参考点模态测量装置10现场试验方便携带安装，可以同时完成多个参考点的非接触模态试验，极大程度的提高了现场试验效率，解决了目前多参考点非接触式模态测量手段中存在的激光位移传感器成本很高、多个非接触声压传感器固定困难、现场拉线多、布置困难等问题，极大程度的降低了试验成本，提高了现场试验效率。
31.在一个实施例中，支架110包括首端和尾端。测量装置120位于支架110的尾端。多个调节关节111设置在首端和尾端之间。多个调节关节111将支架110划分为多段子支架。与调节关节111相连的子支架能够绕调节关节111以任意角度旋转。
32.示例性的，参见图1，支架110可以包括3个调节关节111。本技术实施例对支架110的具体形状和结构不做具体限定，支架110可以包括主体结构，主体结构只要可以支撑在平面上即可。支架110的主体结构的底部可以为三爪结构，包括三个底部支架。支架110的首端即为主体结构的顶部。支架110可以通过3个调节关节111分成可调节的多段子支架。测量装置120可以位于支架110的尾端(即最远端)，通过调节3个调节关节111，可以使多段子支架绕着调节关节111在不同方向旋转，以完成测量装置120的360
°
的调整。
33.本公开实施例，通过设置多个调节关节111，使得固定在支架110上的测量装置120可以在360
°
范围内旋转，从而在进行结构模态试验时，可通过调节多个调节关节111完成角度的调节，因此对测量方向无要求，适用于不规则物体，非接触式多参考点模态测量装置10放置于待测结构旁边即可，安装非常方便，可以调整提高现场试验的效率。
34.在一个实施例中，测量装置120包括多个透声孔122。每个透声孔122中内置一个声压传感器121。
35.其中，透声孔122用于声音信号的接收。进行结构模态试验时，力锤激励待测结构后，声音信号传入测量装置120的多个透声孔122内，透声孔122中内置的声压传感器121采集声音信号。举例来说，测量装置120可以包括9个透声孔122，也即包括9个声压传感器121，非接触式多参考点模态测量装置10可以完成9个参考点的非接触测量。
36.本公开实施例基于在测量装置120上留有多个透声孔122，使得进行结构模态试验时，非接触式多参考点模态测量装置10放置于待测结构旁边，可使用力锤激励待测结构，利用声振互易性原理，采用移动敲击点的测量方法进行模态试验，声音信号可以被透声孔122内的声压传感器121所接收采集。试验过程中，只要在所有测点上敲击一遍，即可得到n组频响函数，频响函数分析过程采用批处理，一次完成实现多个参考点的非接触测量。
37.在一个实施例中，测量装置120为多边形结构。
38.示例性的，参见图2，测量装置120可以为八边形结构。测量装置120中可以留有9个透声孔122。每个透声孔122中内置有一个声压传感器121。9个透声孔122可以以3x3的形式均匀分布在测试装置120上，进而多个声压传感器121在测量装置120内均匀分布。
39.本公开实施例，基于多边形结构的测量装置120，可以使多个声压传感器121能够在测量装置120内均匀分布，从而在进行结构模态试验时，非接触式多参考点模态测量装置10放置于待测结构旁边即可，对测量方向无要求，适用于不规则物体，采用移动敲击点的测量方法进行模态试验，声音信号可以被透声孔122内的声压传感器121所接收采集。试验过程中，只要在所有测点上敲击一遍，即可得到n组频响函数，频响函数分析过程采用批处理，一次完成实现多个参考点的非接触测量，提高现场试验的效率。
40.在另一个实施例中，测量装置120还可以为圆形结构。需要说明的是，本技术对测量装置120的外形结构不做具体限定，只要测量装置120可以满足多个声压传感器121能够在测量装置120内均匀分布的条件即可。
41.本公开实施例，基于圆形结构的测量装置120，可以使多个声压传感器121能够在测量装置120内均匀分布，从而在进行结构模态试验时，非接触式多参考点模态测量装置10放置于待测结构旁边即可，对测量方向无要求，适用于不规则物体，采用移动敲击点的测量方法进行模态试验，声音信号可以被透声孔122内的声压传感器121所接收采集。试验过程中，只要在所有测点上敲击一遍，即可得到n组频响函数，频响函数分析过程采用批处理，一次完成实现多个参考点的非接触测量，提高现场试验的效率。
42.在一个实施例中，多个声压传感器121在测量装置120内均匀分布。
43.示例性的，参见图2，测量装置120为八边形结构，测量装置120中留有9个透声孔122。每个透声孔122中内置有一个声压传感器121。9个透声孔122可以以3x3的形式均匀分布在测试装置120上，进而多个声压传感器121在测量装置120内均匀分布。
44.本公开实施例，声压传感器121能够在测量装置120内均匀分布，从而在进行结构模态试验时，非接触式多参考点模态测量装置10放置于待测结构旁边即可，对测量方向无要求，适用于不规则物体，采用移动敲击点的测量方法进行模态试验，声音信号可以被透声孔122内的声压传感器121所接收采集。试验过程中，只要在所有测点上敲击一遍，即可得到n组频响函数，频响函数分析过程采用批处理，一次完成实现多个参考点的非接触测量，提
acquisition&signal processing，数据采集和信号处理)模态分析的提纯参数识别算法，可实时得到模态分析的结果，得到的模态参数精度很高。
59.本技术实施例通过将信号输出线的多个接头与数据采集仪连接，可以将声压传感器121采集的声音信号传输给数据采集仪，在试验过程中，只要在所有测点上敲击一遍，数据采集仪即可得到n组频响函数，频响函数分析过程采用批处理，一次完成实现多个参考点的非接触测量，结合模态提纯算法，不仅可以快速进行试验，且可以实现快速计算模态结果的目的。
60.本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，基于声振互易性原理，采用多个声压传感器121作为响应传感器进行非接触测量，采用移动敲击点、在支架110的测量装置120上固定多个声压传感器121的测量方法进行模态试验，一方面解决了传感器附加质量的影响和避免了结构重根被破坏，另一方面解决了目前使用传感器进行模态测试时，传感器固定及现场拉线工作较为繁杂的问题。
61.本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，基于声振互易性原理，采用多个声压传感器121作为响应传感器进行非接触测量，无附加质量影响，可以得到高保真模态频率、阻尼、振型、不破坏对称结构的重根。声压传感器121可以代替激光探头，涡流传感器等，极大减小生产成本。本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，测量装置120中内置均匀分布的多个声压传感器121，测量装置120固定在支架110上，支架110包括多个调节关节111，通过调整多个调节关节111使得固定在支架110上的测量装置120可以在360
°
范围内旋转，因此非接触式多参考点模态测量装置10对测量方向无要求，适用于不规则物体，安装也非常方便，放置于待测结构附近即可。本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，通过将信号输出线的多个接头与数据采集仪连接，可以将声压传感器121采集的声音信号传输给数据采集仪，数据采集仪与集成有daspv11工程版平台软件的计算机连接，在实际应用过程中，试验过程简单，只要在所有测点上敲击一遍，即可得到n组频响函数，频响函数分析过程采用批处理，一次完成，模态分析过程非常便捷，结合dasp模态分析的提纯参数识别算法，可实时得到模态分析的结果，得到的模态参数精度很高。非接触式多参考点模态测量装置10适用于20khz～20khz的测量频率范围，适用于有一定外部面积的所有较小结构，试件，其适用于重量超轻无法直接安装传感器的试件，或对称结构有重根的试件等。
62.本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，对于对称结构/轻质结构/不规则结构等结构件进行模态测试时，能方便测试上述结构的固有频率/模态参数等，由于其独特的设计，使得试验方便，结果可靠，适用于各类小型结构的固有频率、模态参数测试。
63.本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，基于声振互易性原理进行设计，采用多个mems声压传感器作为响应传感器进行非接触测量，无附加质量，不破坏结构的模态参数，可代替式激光位移传感器及涡流传感器等非接触传感器。
64.本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，结构简单，包含支架和测量装置，便于携带，现场安装非常方便，一个人即可轻松完成试验装置的携带和现场布置。
65.本技术实施例提供的非接触式多参考点模态测量装置10，成本低，远低于市场上
激光位移传感器、涡流传感器及电容式声压传感器等非接触式传感器。
66.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
67.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。