[发明专利]电子设备模态测试系统和方法、及行波管慢波结构模态测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及检查与验证电子设备的动力特性的模态测试技术，尤其涉及一种适用于国防装备用电子设备的模态测试系统及方法。

背景技术

模态测试是通过试验来获取模态参数的过程，是研究结构动力特性和验证结构动态设计的一项重要手段。结构动态设计是长寿命、高可靠性电子设备研制的重要内容，因而模态测试已成为检验核心重要的电子设备结构设计的重要工具。模态测试过程包括振动激励、数据采集和模态参数辨识三个环节，其中，模态参数辨识方法决定着或依赖于振动激励和数据采集方案，一般分为试验模态分析和工作模态分析两类。通过试验，利用采集的系统输入与输出信号获取模态参数，称为试验模态分析；仅利用采集的系统输出信号来进行模态参数辨别，则称为工作模态分析。

可见，试验模态分析方法需要利用激励和响应的完整信息进行参数识别，但对于以国防装备用电子设备行波管慢波结构为代表的外形复杂、尺寸小、重量轻、刚度大、频率高的这一类高端精密电子设备而言，采用传统的力锤敲击法模态试验时则力锤敲击点和敲击力度不易控制，并且试验效率低，而直接采用声激励时大刚度结构的响应信噪比低、易受环境干扰，因此基于试验模态分析方法的传统模态试验很难甚至无法获得上述电子设备准确的模态参数。工作模态分析仅需测试响应数据，是在激励未知条件下，只利用响应数据进行模态参数识别，对于上述高端精密电子设备而言，参考点的选择依赖经验，并且容易出现虚假模态或遗漏模态的问题。

目前，尚无针对外形复杂、尺寸小、重量轻、刚度大、频率高的高端精密电子设备的经济、高效、准确的模态测试系统和方法。

发明内容

基于此，本发明在于提供一种适用于外形复杂、尺寸小、重量轻、刚度大、频率高的高端精密电子设备的经济、高效、准确的模态测试系统和方法。

根据本发明一个方面，提供一种电子设备模态测试系统，包括激振单元、测量单元和信号处理单元，所述激振单元包括用于固定被测电子设备的夹具及与所述夹具刚性连接的激振器，所述测量单元包括装设于预设测振参考点上的传感器及沿所述被测电子设备激振方向布置的激光测振装置，所述信号处理单元包括与所述传感器和所述激光测振装置连接的计算机系统。

根据本发明另一方面，提供一种电子设备模态测试方法，其包括：将被测电子设备通过夹具与激振器刚性连接；于预设测振参考点上装设传感器，并沿所述被测电子设备激振方向布置激光测振装置；预设测点及数据采集参数，激振器产生振动并通过所述夹具传递振动到所述被测电子设备，获得所述加速度传感器测量的所述预设测振参考点的响应数据和所述激光测振装置测量的各预设测点的响应数据；通过所述加速度传感器和所述激光测振装置测量的所述响应数据，计算所述测振参考点相对所述预设测点的传递函数；利用试验模态分析方法识别所述被测电子设备的模态参数。

根据本发明的另一方面，提供一种行波管慢波结构模态测试系统，包括激振单元、测量单元和信号处理单元，所述激振单元包括用于固定被测电子设备的夹具及与所述夹具刚性连接的激振器，所述测量单元包括装设于预设测振参考点上的传感器及沿所述被测电子设备激振方向布置的激光测振装置，所述信号处理单元包括与所述传感器和所述激光测振装置连接的计算机系统，其中所述被测电子设备为行波管慢波结构。

由于被测电子设备通过夹具与激振器刚性连接，可以通过激振器产生振动并将振动经夹具传递到被测电子设备，从而避免直接对被测电子设备激振带来的附加刚度影响，提高模态测试的精度，适用于外形复杂、尺寸小、重量轻的电子设备。与声音激励相比，采用激振器激励，可以大大改善大刚度结构的响应信噪比，采用非接触扫描式激光测振装置测量预设测点的响应数据，可以提高测量效率。通过将传感器测量的所述预设测振参考点的响应数据作为输入信号，激光测振装置测量的各测点的响应数据作为输出信号，计算测振参考点对各测点的传递函数，从而使试验获得的频响函数能够很好地剔除固定该电子设备的夹具的振动频率信息，避免虚假模态出现，并且可利用试验模态分析方法识别模态参数，计算量小。因此，通过采用本发明所提供的电子设备模态测试系统和测试方法，在激励未知的情况下仍可采用试验模态分析方法高效准确地识别模态参数。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的行波管慢波结构模态测试系统示意图；

图2为本发明另一实施例所提供的模态测试方法示意图；

图3为通过模态测试系统在不预设测振参考点时所获得的频响函数；

图4为通过模态测试系统在预设测振参考点时所获得的频响函数；

图5为行波管慢波结构的频率与振型。

附图标记说明