基于NI PXI平台的旋转机械工作模态测试

　　功率谱(恒定转速)

　　作者:

　　洪 广伟 - 上海宏勤信息科技有限公司

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　　挑战:

　　由于没有白噪声作为激励，同时变转速的旋转机械振动中多个谐波的混叠，造成频率混叠或者无法激励除模态，所以旋转机械工作模态测试(OMA)一直是一个难题。

　　解决方案:

　　使用 平台和声音振动工具包，构造了能够用于旋转机械的模态测试方案，为旋转机械的共振监测和动态特性测试提供了新方法

　　"基于LabVIEW的图形化开发平台，我们开发了可用于工作旋转机械工作模态测试的ModalVIEW-OMA软件，对测试结果进行处理"

　　背景介绍

　　工作状态模态分析(Operational Modal Analysis)是从来自于工作运行状态的结构振动测量数据中提取结构模态参数的方法，适合在无法施加人工激励或者激励信号无法测量的场合下使用。上个 世纪末以来，工作状态模态分析逐渐成熟与发展，并在土木工程和工业领域有着广泛的应用。旋转机械是车辆、船舶和机床等设备的重要组件，它的动态特性决定了 整个设备的安全可靠运行。旋转机械的结构模态分析提供了可用于设备状态监测重要信息。使用工作状态的模态分析方法来解决旋转机械的结构模态测试的应用需求 不断增加，并引起国内外测试工程人员的浓厚兴趣。

　　旋转机械的运行一般有两种状态：旋转机械运行在一个恒定转速下。这种状态下，旋转引起的对整个机械结构的振动激励可以被视为有着离散频谱的多个谐波组成激 励信号，相应的结构振动响应信号的频谱也是多个谐波构成的离散谱。如图 1所示。另一种是旋转机械运行在升速或降速过程。这种状态下，旋转引起的振动激励可以被视为通过某个频率范围的宽频带扫频激励信号，相应的结构振动响应信 号的频谱是宽频带响应谱，如图 2所示。

　　图 1 功率谱(恒定转速)

　　图 2 转速-频率谱图(升速过程)

　　本文是针对旋转机械的升速或降速工作的状态下，介绍怎样使用谐波阶次提取和工作状态频率响应函数估计相结合的工作状态模态分析方法，利用旋转机械变速过程的振动信号来提取旋转机械结构模态参数。