弹性结构频率响应函数的测定一实验目的1.掌握用随机激励激振方式，进行机械阻抗测试的仪器组合及使用方法。2.了解随机激振时的数据处理方法。3.测出悬臂梁的频响函数。二实验原理及方法激励信号可用以用以下几种方式：一是快速正弦扫频法。将正弦信号发生器产生的正弦信号，在幅值保持不变的条件下，由低频很快地连续变化到高频。从频谱上看，该情况下，信号的频谱已不具备单一正弦信号的特性，而是在一定的频率范围内接近随机信号。二是脉冲激励。用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。信号的有效频率取决于脉冲持续时间t,t越小则频率范围越大。用脉冲锤进行脉冲激振是一种用得较多的瞬态激振方法，它所需要的设备较少，信号发生器、功率放大器、激振器等都可以省掉，并且可以在更接近于实际工作的条件下来测定试件的频率响应函数。三是宽白噪声激励。白噪声信号和白色光含有同一比率的所有波长的成分相同，在一切频带区域，也具有相等功率成分的那种不规则信号。从而保证了在所分析的频段内的激励信号存在频率。频率响应函数表明了系统的动态特性，在机械结构中频率响应函数是对结构振动特性的描述，又称为机械阻抗。它可以理论计算也可以通过实验测定。工程上很多问题即便有了计算值往往也离不开实验的方法校核，特别是对于大型复杂结构，实验的方法更显得更重要。实验装置参见图2试验件为长640mm宽56mm厚8mm悬臂梁，前四阶参考频率为：阶次1234频率Hz15.999.8279.5547.7在结构振动实验分析中，通常把一连续弹性系统简化成离散的多自由度系统上述悬臂梁被等分的划成n个单元体，近似的认为每个单元体的质量只集中在结点上，各结点之间均为弹性连接，激励点和测量点被布置在结点上。针对每一个测点系统被简化为单自由度常系数线性系统。若只考虑在输出端加有输入信号线性不相关的噪声干扰时，此系统振动方程在频域表示为：Y(f)二H(f)X(f)+N(f)上式乘以输入信号付氏变换的共轭X*(f)，在样本足够大的情况下，应用统计平均做上式的期望值的运算，可以得到：GYX(f)=H(f)GXX(f)即H(f)=害GXX(f)式中：GYX(f)为输入输出的互谱GXX(f)为输入信号的自谱H(f)为系统的频率响应函数三实验步骤CF-7200、加速度传感器、信号调理设备、激振器等实验设备连线和实验的结构如图3.1所示。(A-vniw|07¥12】•钛打控制综昔Yf另<625IVIJ帑讪啊2YE625IV?misiv*加速度测量仗O图3.1频率响应函数的测定实验示意图激励点已连接上，将CF-7200傅里叶分析仪的输出信号到功率放大器，调节功率放大器的电流输出旋钮，使加速度传感器感应到信号。操作CF-7200频响函数的功能键，观察频响函数的分析结果。逐次改变测点的位置，求出系统的一列频率响应函数H(f),由CF-7200上打印出H⑴的实虚部值。四实验结果及分析CP-720OFFT^MR1相干函数（未平均）分辨率800HZ窗口长度8192图4.12相干函数（平均）分辨率800HZ窗口长度8192图4.2观察图4.1与图4.2，可以发现相干函数在未平均时相干性良好，几乎为1；No,X(Hz)|YO1Q+QW!4+4OG25O+D'XiO2/36739G+750OG+711斗260+75002+1355529t25O05+39564+++I-4+++►7■•+++-J+++-3■•+++-■*+++-910IL12134++■»F4+++r14■i++■«■r■i+++r15■i++■«■r■i+++rIE4+++h4+++b17■!+++►■1+++►10■!+++►■1+++►194+++h4+++b2D■!+++►■1+++►21■!+++►■1+++►224+++h4+++b23■•+++-■*+++-24■•+++-■*+++-25平均过后就看不出相干性了。关于相干函数平均后不为1的原因可能有以下几点①在平均处理中，谱估计有分辨率偏差；②测量过程中，可能会有外界噪声。3幅频响应（平均）分辨率800HZ窗口长度8192图4.3观察图4.3，并在表4.1记录出前四阶测量频率，由此可以得出如下结论。阶次1234参考频率15.999.8279.5547.7测量频率15.7596.75260.75529.25表4.1从表4.1中可以看到各阶次频率都比参考频率小。由于加速度传感器的有一定重量，所以忽略加速传感器质量来看，总体相差不大。根据频响函数图我们可以找到悬臂梁的1~4阶的固有频率。1H□H^m-CHL-liFrc.Response0K：EiO4相频响应（平均）分辨率800HZ窗口长度81924相频响应（平均）分辨率800HZ窗口长度81926振动虚部函数图分辨...
