基于NI PXI平臺的旋轉機械工作模態測試

　　功率譜(恒定轉速)

　　作者:

　　洪 廣偉 - 上海宏勤信息科技有限公司

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　　挑戰:

　　由于沒有白噪聲作為激勵，同時變轉速的旋轉機械振動中多個諧波的混疊，造成頻率混疊或者無法激勵除模態，所以旋轉機械工作模態測試(OMA)一直是一個難題。

　　解決方案:

　　使用NI PXI平臺和NI聲音振動工具包，構造了能夠用于旋轉機械的模態測試方案，為旋轉機械的共振監測和動態特性測試提供了新方法

　　"基于LabVIEW的圖形化開發平臺，我們開發了可用于工作旋轉機械工作模態測試的ModalVIEW-OMA軟件，對測試結果進行處理"

　　背景介紹

　　工作狀態模態分析(Operational Modal Analysis)是從來自于工作運行狀態的結構振動測量數據中提取結構模態參數的方法，適合在無法施加人工激勵或者激勵信號無法測量的場合下使用。上個 世紀末以來，工作狀態模態分析逐漸成熟與發展，并在土木工程和工業領域有著廣泛的應用。旋轉機械是車輛、船舶和機床等設備的重要組件，它的動態特性決定了 整個設備的安全可靠運行。旋轉機械的結構模態分析提供了可用于設備狀態監測重要信息。使用工作狀態的模態分析方法來解決旋轉機械的結構模態測試的應用需求 不斷增加，并引起國內外測試工程人員的濃厚興趣。

　　旋轉機械的運行一般有兩種狀態：旋轉機械運行在一個恒定轉速下。這種狀態下，旋轉引起的對整個機械結構的振動激勵可以被視為有著離散頻譜的多個諧波組成激 勵信號，相應的結構振動響應信號的頻譜也是多個諧波構成的離散譜。如圖 1所示。另一種是旋轉機械運行在升速或降速過程。這種狀態下，旋轉引起的振動激勵可以被視為通過某個頻率范圍的寬頻帶掃頻激勵信號，相應的結構振動響應信 號的頻譜是寬頻帶響應譜，如圖 2所示。

　　圖 1 功率譜(恒定轉速)

　　圖 2 轉速-頻率譜圖(升速過程)

　　本文是針對旋轉機械的升速或降速工作的狀態下，介紹怎樣使用諧波階次提取和工作狀態頻率響應函數估計相結合的工作狀態模態分析方法，利用旋轉機械變速過程的振動信號來提取旋轉機械結構模態參數。