8.1.8 对于模态测试，激振器的正确激励水平是多少？

模态测试的刺激水平通常很低。 没有必要为模态测试提供大量级别的激励力，特别是如果选择了合适的响应传感器（加速度计），即具有高灵敏度的传感器。 推动力的大小只要满足适当的尺度即可。 事实上，大幅度的激励力往往会使结构过载，从而激发结构的非线性特性，导致整体测试结果比低幅度的激励力差。

8.1.9 应使用多少激振器进行模态测试？

所需的激振器数量通常是一个难以回答的问题。 本质上，在执行大型模态测试时，激振器永远不够用。 通常的限制是实验室可用于模态测试的激振器总数。 对于大多数模态测试，两个激振器就足够了。 大型结构的模态测试有时需要三到四个激振器。 但一般情况下很少会使用超过五个激振器。 要点是需要有足够的激振器作为模态参考点，这样所有的结构模态都被充分激发，并获得良好的 FRF 测量结果。

8.1.10激振器与顶杆对中

对准非常重要，对如何设置激振器进行一些简短的讨论是合适的。 以下是设置激振器台与结构连接时通常采取的一些简单步骤。 以下提供了一些关于激振器设置中经常遇到的顶杆对齐问题的指导。

设置激振器测试时，通常先设置激振器和心轴，将心轴延长至所需长度，并在末端安装力传感器或阻抗头。 通过松开激振器夹头，冲头可以自由延伸或延伸到电枢中以获得所需的长度。 一旦心轴长度正确，力传感器或阻抗头的安装垫就可以固定到结构上； 如果对准正确，则安装垫可以用超级胶水粘合，并且激振器心轴应该能够很容易地从力中移除。 传感器或阻抗头松开，并且在将柱塞拧回时没有约束（防止柱塞返回）或困难。这是确保激振器和柱塞正确对准的一种方法。

然而，有时该结构可能具有用于安装力传感器或阻抗头的匹配螺纹孔。 在这种情况下对齐更加困难。 关键是激振器必须对齐，这样柱塞才能很容易地拧入力传感器或阻抗头中，没有困难或束缚。 图 8-4 显示了两种情况：一种是顶针对齐良好，另一种是顶针未对齐。 在将顶杆拧入力传感器的过程中不应有任何约束力。

图 8-4激振器台连接：对齐良好（左）和未对齐（右）

图 8-5 中的三幅图显示了顶针的安装顺序。 一旦 ram 正确对齐，应拧紧阻抗头或力传感器上的锁紧螺母。 接下来，应拧紧激振器台上的夹头，以确保将激振器固定到位，从而最大程度地减少电枢负载。

图8-5 顶杆安装顺序：伸出顶杆（左），拧入力传感器（中）激振器，拧紧锁紧螺母（右）

8.1.11 什么时候应该将激振器连接到结构上？

通常，所有加速度计都安装到结构上，并且在将激振器连接到系统之前完成从结构到采集系统的布线。 激振器/杆连接/对齐通常是该过程的最后一步。 如果在所有仪器设置完成之前连接激振器台，则结构可能会在测试设置期间沉降或移动。 这在执行自由边界模态测试时尤其容易发生。 结构的任何移动或沉降都可能导致激振器/推杆设置未对准，从而导致错误的测量。 在测试完成并且激振器从结构中移除之后，可能不会发现此问题。 因此，激振器通常是模态测试设置的最后一步。 图 8-6 显示了一个测试场景，其中所有仪器都已连接到结构，并且即将进行激振器连接。

图8-6 顶杆连接是结构设置和设备连接完成后的最后一步

8.1.12 不试验时，顶杆是否应断开？

一般来说，不进行试验时，激振器应与结构断开。 在测试设置期间，被测结构可能会发生一些位移或沉降。 有时，安全气囊支撑系统会漏气，导致结构移位。 或者在测试期间可以重新配置被测结构。 例如，油箱可能在一次测试中是空的，但在另一次测试中是满的。 系统可能需要在测试期间重新配置的原因有很多。

因此，系统中可能发生的质量转移或重新分布会导致被测结构相对于激振器和结构的原始对齐发生偏移。 如果在这些重新配置过程中安装了激振器，则可能会有侧向载荷施加到将激振器连接到结构的心轴上； 在这些情况下，系统的对齐可能会中断。 如果在这种情况下仍连接激振器，激振器电枢可能会产生侧向载荷，从而损坏激振器系统。 此外，一旦对齐受到影响，就很难从结构中移除顶部引脚。 图 8-7 显示了在连接所有仪器之前激振器的原始排列。 由于增加了现有的设备和其他相关设置，结构似乎发生了轻微移动，原来的激振器对齐方式不再合适。 如果在设备安装前连接激振器，激振器和力传感器之间的横向载荷可以忽略不计； 这些横向负载可能会影响测得的频率响应函数。

在完成所有测试设置之前

所有测试设备安装完成后

图 8-7激振器的沉降：初始设置（左）和下沉数小时后的系统（右）

如果激振器断开连接并需要重新连接以进行下一组测试，则很明显是否存在激振器对准的可能性。 如果原始激振器校准受到影响，则必须重新校准激振器以提供与系统的正确连接。 图 8-8 显示了未对准的顶杆和阻抗头； 激振器必须重新定位以提供精确对准。 有时这可能很困难，但可以肯定地说，如果未正确对齐，测得的 FRF 的质量将会下降。

图8-8 结构未对准激振器，需调整激振器

8.1.13 力传感器或阻抗头必须安装在柱塞的结构侧吗？

力传感器应始终安装在柱塞的结构侧，而不是柱塞的激振器侧，如图 8-9 所示。 如此测得的力是施加到结构上的激振力，需要此力信息才能正确计算频率响应函数，即响应与激振力的比值。

图 8-9 称重传感器正确安装（左）和错误安装（右）。图片来源：PCB Piezo   Co., Ltd.

如果称重传感器安装在激振器一侧激振器，则推杆的动态行为将成为测得的频率响应函数的一部分，这是不正确的。 两种安装方式如图8-10所示。 图 8-11 显示了这两种安装方式的频率响应测量差异：一种测量方式错误，另一种测量方式正确。 该图显示了两个 FRF 之间的显着差异，这说明了此安装的重要性。

图8-10 测量时的错误安装（左）和正确安装（右）

图 8-11 错误配置（左）和正确配置（右）的测量结果

8.1.14 什么是阻抗头？ 为什么要使用它？ 它在哪里使用？

阻抗头是一种可以同时测量力和响应的传感器。 通常，今天使用的阻抗头由一个加速度计和一个力传感器组成，但在过去它由一个速度传感器和一个力传感器组成（这就是“阻抗头”名称的来源；今天使用这个术语，虽然不再测量速度）。 驱动点频率响应函数是结构上关键的测量，强烈建议在所有情况下使用阻抗头。 在图8-12中，给出了三种应用场景。 左上角的频率响应函数故意与加速度计和力传感器不对齐，以说明这可能产生的差异。 左下角的频响函数，加速度计尽量对齐，但还是能看出区别。 右下角的频率响应函数，使用阻抗头可以将走线问题的影响降到最低。 显然，阻抗头应该是测量这些关键频率响应函数的首选。 虽然经常使用独立的力传感器和加速度计的组合进行测量，但一次又一次地表明，这种测量不如使用阻抗头获得的测量。