上海北智电子技术有限公司/上海标智电子科技有限公司（英文简称B&W）

1、工作原理

• 力锤激励：力锤激励是一种常用的方法，力锤内部安装有力传感器，当用力锤敲击大型机构表面时，力传感器测量出敲击力的大小和时间历程，这个冲击力作为激励信号使大型机构产生振动响应。力锤激励操作简便、灵活，可在现场对大型机构进行激励，但激励力的大小和频率成分较难精确控制。

• 振动台激励：将大型机构固定在大型振动台上，通过控制振动台的振动频率、幅值和波形等参数，使机构产生稳态的振动响应。振动台激励能够精确控制激励条件，产生稳定的正弦波、随机波等激励信号，但振动台设备成本高、体积大，对于一些超大型机构可能难以实现整体激励。

• 环境激励：利用自然环境中的风荷载、水流冲击、地震波等对大型机构产生随机激励。这种激励无需额外设备，但激励力难以精确测量和控制，且激励信号复杂，需要更复杂的数据处理方法来提取模态信息。

传感器测量原理

• 加速度传感器：基于压电效应、压阻效应或电容效应等，当大型机构振动时，加速度传感器随机构一起运动，其内部敏感元件因加速度作用产生电信号变化，经测量电路转换为电压或电流信号，从而得到机构振动的加速度时间历程。压电式加速度传感器灵敏度高、频率响应范围宽，适用于测量大型机构的高频振动；压阻式加速度传感器低频响应好，可测量低频振动及静态加速度，适合监测大型机构在缓慢变化过程中的振动情况。

2、应用领域

• 航空航天领域

  • 飞机整体结构模态分析：大型客机、运输机等飞机的机身、机翼等整体结构庞大而复杂，通过在飞机结构上安装大量的加速度传感器、应变传感器等进行模态分析，可获取其固有频率、振型等模态参数。这有助于在设计阶段避免飞机结构与发动机振动频率、气流激励频率等发生共振，提高飞行安全性；在飞机服役期间，模态分析数据可用于结构健康监测，及时发现结构的损伤和疲劳裂纹，保障飞行安全。

  • 航天发射塔模态监测：航天发射塔作为大型高耸结构，在火箭发射过程中会受到巨大的冲击力和振动。通过在发射塔上安装位移传感器、加速度传感器等进行长期模态监测，可实时了解发射塔的振动特性，评估其结构安全性，为发射塔的设计优化、维护保养和安全评估提供科学依据，确保航天发射任务的顺利进行。

• 船舶工业领域

  • 船舶整体模态分析：大型船舶的船体结构庞大，在航行过程中会受到海浪、风力等外部激励。通过在船体上安装加速度传感器、应变传感器等进行模态分析，可获取船舶的固有频率和振型，评估船舶的结构强度和稳定性。这有助于在船舶设计阶段优化结构设计，提高船舶的抗振性能和航行安全性；在船舶运营期间，模态分析数据可用于监测船舶结构的健康状况，及时发现潜在的安全隐患。

  • 船舶动力装置模态测试：船舶的动力装置如发动机、推进器等，其模态特性对船舶的动力性能和可靠性有重要影响。通过模态测试，可优化动力装置的结构设计和安装方式，降低振动和噪声，提高船舶的舒适性和运行效率，同时延长动力装置的使用寿命。