本發(fā)明屬于振動檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超微小器件微小振動環(huán)境下固有頻率測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術(shù)：

機械設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的整體或局部結(jié)構(gòu)振動可能會引起機械結(jié)構(gòu)的疲勞甚至快速破壞。在一些特殊領(lǐng)域，例如衛(wèi)星、航天/航空器上的精密器械結(jié)構(gòu)振動的不利影響表現(xiàn)可能尤為明顯。目前結(jié)構(gòu)振動固有頻率檢測方法包括錘擊法、共振法等。采用應(yīng)變片等方法來直接測量物體振動情況的接觸式測量方法，會帶來附加質(zhì)量而使得超微小結(jié)構(gòu)固有頻率發(fā)生改變。而利用高速相機的非接觸光學(xué)圖像測試方法又受制于超微小器件超微小振動的成像與圖像后處理難度。針對較大尺度結(jié)構(gòu)的常規(guī)振動測試方法，對微小器件或設(shè)備上的微小局部振動結(jié)構(gòu)難以實施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)測量超微小器件振動固有頻率所存在的問題，本發(fā)明提出一種超微小器件振動固有頻率測試系統(tǒng)及測試方法，能夠?qū)撩琢考壋叽缥⑿∑骷恼駝庸逃蓄l率進(jìn)行檢測，且受測振動位移可以低至幾十微米量級。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種超微小器件振動固有頻率測試系統(tǒng)，包括依次連接的信號發(fā)生器、功率放大器、激振器、激光位移計組和數(shù)字示波器；所述激光位移計組由并聯(lián)的兩個激光探頭即第一激光探頭4和第二激光探頭5以及固定第一激光探頭4和第二激光探頭5的激光探頭基座6組成，第一激光探頭4和第二激光探頭5根據(jù)所要測試的振動頻率范圍事先調(diào)整合適的采樣頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)對小至毫米量級的微小器件或設(shè)備包含微小局部結(jié)構(gòu)的振動固有頻率實施測量，振動位移量能夠低至微米量級；所述激振器包括激振器基座7和固定在激振器基座7上的振動軸1。

所述系統(tǒng)的測試方法，包括超微小器件受測點幅頻特性曲線的建立和超微小器件受測點振動固有頻率的確定；具體方法如下：

所要測量的超微小器件包括相連接的受測點2和基座部分3，在一定頻率的振動下，受測點2和基座部分3會發(fā)生相對運動；將激振器置于隔震板8上以減小環(huán)境的振動波影響，將所要測量的超微小器件按照所要測量的振動方向固定于激振器的振動軸1上，并使得所關(guān)心的受測點2展示于振動軸1外側(cè)方向；將激光位移計組的并聯(lián)的第一激光探頭4和第二激光探頭5的激光探頭基座6固定在試驗過程中與激振器基座7相對靜止的位面上，將第一激光探頭4和第二激光探頭5的光點分別打在所要測量的超微小器件的受測點2和與之緊鄰并在振動過程中與受測點發(fā)生相對位移的基座部分3；調(diào)整激光探頭與光點的距離和角度，根據(jù)采樣定理調(diào)整第一激光探頭4和第二激光探頭5的采樣頻率大于測試過程所要激振頻率范圍最高值的4倍以上；測試時，啟動激振器并通過信號發(fā)生器和功率放大器使得激振器駐留在某一固定頻率下振動，第一激光探頭4和第二激光探頭5采集到的位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號后，通過數(shù)字示波器分別顯示出超微小器件的受測點2相對于靜止面的振動波形和基座部分3相對于靜止面的振動波形；將兩個振動波形同時刻電壓值作差，得到新的波形，即為所測超微小器件的受測點2相對于基座部分3的振動位移曲線；記錄此時信號發(fā)生器所發(fā)出信號的頻率即激振器的激振頻率與振動位移曲線的幅值，作為一組數(shù)據(jù)；逐步改變激振頻率并按照上述方法反復(fù)試驗，根據(jù)記錄得到一系列頻率——幅值數(shù)據(jù)作圖即得到超微小器件的受測點2相對于基座部分3振動的幅頻特性曲線；利用得到的幅頻特性曲線，根據(jù)幅值判別法，即在曲線上找到最大幅值處所對應(yīng)的激振頻率，即為受測超微小器件的振動固有頻率。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比較，具備如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明所構(gòu)建的測試系統(tǒng)，在振動位移傳感器方面采用了組合使用兩個激光探頭的激光位移計組。由于激光位移計本身位移檢測的高精度(位移測量精度可達(dá)微米級別)和精準(zhǔn)定位特性，并且不會在振動系統(tǒng)上附加額外質(zhì)量，因而結(jié)合激振器利用共振法能準(zhǔn)確地測量低至毫米量級的超微小器件或結(jié)構(gòu)微小局部振動構(gòu)件的振動固有頻率，并且允許測試的振動位移量可低至幾十微米量級。

2、本發(fā)明方法首先建立不同激振頻率下超微小器件或結(jié)構(gòu)微小局部構(gòu)件相對于與其聯(lián)接的基座部分的振動位移曲線，從曲線上獲取振幅，進(jìn)一步建立受測點不同頻率下的幅頻特性曲線，從而實現(xiàn)對超微小器件或結(jié)構(gòu)微小局部構(gòu)件的振動固有頻率檢測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明測試系統(tǒng)組成框圖。

圖2為本發(fā)明測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及測試方法示意圖。

圖3為本發(fā)明測試方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種超微器件振動固有頻率測試系統(tǒng)，包括依次連接的信號發(fā)生器、功率放大器、激振器、激光位移計組和數(shù)字示波器，激光位移計組由并聯(lián)的兩個激光探頭即第一激光探頭4和第二激光探頭5以及固定第一激光探頭4和第二激光探頭5的激光探頭基座6組成，依據(jù)采樣定理，調(diào)整第一激光探頭4和第二激光探頭5的采樣頻率為所測量振動頻率范圍最大值的四倍以上，，能夠?qū)崿F(xiàn)對小至毫米量級的微小器件或設(shè)備包含微小局部結(jié)構(gòu)的振動固有頻率實施測量，振動位移量能夠低至微米量級；所述激振器包括激振器基座7和固定在激振器基座7上的振動軸1。

如圖2和圖3所示，本發(fā)明還提供上述系統(tǒng)的測試方法，能夠?qū)ξ⑿∑骷蛟O(shè)備微小局部結(jié)構(gòu)的振動固有頻率進(jìn)行檢測。其中，信號發(fā)生器負(fù)責(zé)生成正弦激勵信號，該信號通過功率放大器放大，用以驅(qū)動激振器的振動軸1帶動固定于其上的所要測量的超微小器件基座部分3產(chǎn)生固定頻率的振動。將所要測量的超微小器件按照所要測量的振動方向固定于激振器的振動軸上，并使得所關(guān)心的受測部分2展示于振動軸外側(cè)方向。第一激光探頭4的光束打在所要測量的超微小器件受測點2上，第二激光探頭5的光束打在所要測量的超微小器件上與受測點2相對運動的基座部分3。由于所測振動位移可能非常微小，將激振器基座7置于隔震板8上以減小環(huán)境振動的影響。經(jīng)激光探頭測試得到的位移信號輸入數(shù)字示波器將分別顯示出受測物體受測點部分2和基座部分3相對于靜止面的振動波形。將兩個波形同時刻位移對應(yīng)作差，即得到所要測量的超微小器件受測點2相對于其基座部分3的振動位移曲線，用示波器讀出并記錄該曲線的幅值。改變信號發(fā)生器的輸出頻率，反復(fù)按照上述步驟試驗，即可用記錄到的數(shù)據(jù)做出所要測量的超微小器件受測點2相對于基座部分3振動的幅頻特性曲線。讀取該曲線上幅值最大點對應(yīng)的頻率，即為所要測量的超微小器件受測點的振動固有頻率。