机械阻抗阻抗测试技术
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阻抗测试技术涵盖了三个核心环节：激振方法、阻抗测量以及数据处理。激振方法基于振动力函数特性，分为正弦激振、瞬态激振和随机激振。正弦激振因其单频特性而被广泛采用，技术成熟且测试精度高，但测试速度较慢，且需配备复杂的激振设备。专门用于正弦激振测试阻抗的仪器——传递函数分析仪或频响特性测试仪，应运而生。瞬态激振和随机激振近年发展起来，均基于1965年提出的快速傅里叶变换(FFT)技术。瞬态激振包含敲击法、阶跃法和快速正弦扫描法。敲击法利用带力传感器的手锤对结构施加脉冲力，并通过加速度计测量瞬态响应，以电荷放大器放大信号并送入快速傅里叶分析仪进行处理，最后获取阻抗数据。此法的优点在于设备简单，便于现场测试，且一次敲击能同时激起结构的多个模态响应，测试速度快，但激振力波形较难控制，且脉冲力能量有限。阶跃法适用于测试脆弱结构，如太阳能电池板，通过快速切断绳索、快速泄放油缸或激波管对结构施加突变力。快速正弦扫描法使信号发生器频率在几秒或十几秒内由低频扫到高频，经功率放大器和激振器激励被测结构，其特点在于力频谱平直，输入能量大。随机激振要求纯随机或伪随机信号发生器，设备较为复杂，测试时间长，但可消除非线性因素影响，适用于机器在运行时的测试。
阻抗测量区别于普通振动参量测量，在于它同时测量输入力和输出响应，并比较它们的幅值和相位。力测量通常采用压电石英晶体力传感器，精度高，体积小，适用于宽频范围和动态范围的测量。为了更精确地测定实际作用在结构上的力，传递函数分析中使用质量消除器，以消除力传感器顶盖质量和连接件质量对测力的影响。响应测量通常采用压电式加速度计，对于低频阻抗测量也可使用压阻式加速度计。敲击法的便利性在于可通过一点测、多点激替代传统一点激、多点测的方法，因此只需安装1～2个加速度计即可。测量原点阻抗时，可使用阻抗头，它集成了力传感器和加速度计。
数据处理环节涉及对机械阻抗的分析和表示，包括幅频特性、相频特性、实频特性、虚频特性、矢端图等。分析仪器应具备分析并绘制或打印这些数据的功能。随着瞬态和随机激振方法的普及，数据处理转向使用快速傅里叶分析仪，它能将传感器传来的力和运动信号进行低通滤波、模数转换，并用快速傅里叶算法计算机械阻抗。为降低噪声干扰，计算过程常采用总体平均方法。完善的快速傅里叶分析仪还具有模态分析功能，可直接得出固有频率、振型等模态参量。
扩展资料
对于简谐振动的机械系统，其某点所受的激励（系统的外来扰动）与同一点或不同点的响应（系统受外来扰动后的反应）的复数比 。简谐激振力和简谐振动响应可分别写成F0eiwt和X0ei (w t+x)，其中F0、X0分别为激振力和振动响应的振幅；ω为角频率；t为时间；a为振动响应的初相位；i＝根号下负1。两者相比后得到与时间无关的量（F0／X0）ei a，称为机械阻抗。
