机械阻抗的随机振动测试法简介
机械阻抗方法概述机械阻抗：频域中振动响应量与激振量之比。主要用途如下：· 提供复杂结构各测点的机械阻抗值；
· 提供材料和元件的刚度、阻尼特性；
· 求模态参数。
机械阻抗的求取：
· 实验；
· 理论。
阻抗头：输入力和响应同时测量。
机械阻抗测量时的激励信号：稳态正弦和随机信号。
机械阻抗测试技术应用场合：实验室、随机振动实际环境。
机械阻抗的定义和特性1、机械阻抗的定义
机械阻抗的定义-系统的固有特性。
位移导纳：
速度导纳：
加速度导纳：
位移阻抗：
速度阻抗：
加速度阻抗：
力传递率：
振动传递率：
位移导纳、速度导纳、加速度导纳、位移阻抗、速度阻抗、加速度阻抗、力传递率、振动传递率，统称为机械阻抗。
· 原点阻抗（导纳）
· 跨点阻抗（导纳）
2、机械阻抗的特性
(1) 线性定常系统，简谐激励下
故
(2) 机械阻抗为ω 的复函数
ω=0 时，机械阻抗变为静态参数
· 静柔度
· 静刚度
振动系统在随机激励下的输入输出关系1、单输入系统
用复数形式表示Gxy(f ) 和H(f )
用上式求φ(f )，即y 对x 的相位。
2、多输入系统
式中， 是指系统上第i点的传递函数。
上式写成矩阵形式：
若计及系统的相位因子，用如下关系：
写成矩阵式：
机械阻抗的纯随机振动测试法正弦扫描：
优点：
· 在特定频率上输入比较大的振动量，便于控制，信噪比高；
· 保持低响应值时机械阻抗数据的测试精度；
· 在频率扫描人工控制时，能研究结构在特定频率下的非线性；
· 可以做到泄露误差小。
缺点：
· 实验所需时间长，系统不稳定时，更会使实验精度下降；
· 非线性误差不能用多次平均消除。
机械阻抗测试的三种随机激励：
· 纯随机
· 伪随机
· 周期随机
具体测试方法如图1所示。
图1 机械阻抗随机振动测试法
用纯随机振动法测试机械阻抗参数优点：
· 较正弦扫描省时间；
· 通过多次平均可以消除结构非线性引起的畸变以及随机误差；
· 总的测振水平（均值、均方值）可控。
缺点：
· 泄露大；
· 不易控制。
随机信号的产生：
· 白噪声发生器
· 电子计算机
机械阻抗的伪随机振动测试法伪随机数－用数学方法产生的周期性随机数。
使用目的：减小泄露。
图2 伪随机信号
图3 伪随机信号的幅值谱与相位谱
要求伪随机信号的谱线间隔：
伪随机的二元信号如图4所示。
“０”，“１”：“正”、“负”状态随机出现。
序列长度：
图4 基本的伪随机序列
序列周期为：
t 为时钟周期。
图5 伪随机信号的自相关图和功率谱图
来源：沈阳航空工业学院飞行器动力与能源工程学院《随机振动级试验技术》ppt，作者：艾延廷。
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