了解碰撞测试
A 碰撞测试 — 也称为冲击测试或锤击测试 — 是一种简单的实验技术，通过用锤子（无论是否带传感器）敲击结构或机器，并测量由此产生的自由 固有频率 和 阻尼 通过一个或多个……来获取结构或机器的特性 振动 响应 加速度计。一次尖锐冲击会同时激发所有结构模态，而对 快速傅里叶变换 的分析会将这些固有频率显示为……中的峰值 频谱。这是现场最实用的方法，用于 模态测试 因为它除了锤子和振动分析仪外几乎不需要任何设备——无需昂贵的电动振动激振器，也不需要复杂的布置。因此，它被持续用于故障排查 谐振 问题，验证 结构共振，并确认运行频率与固有频率之间保持安全分离。
1. 定义：什么是敲击测试？
敲击测试的原理在于，从数学上讲，冲击是一个极短的脉冲，同时包含宽频带的能量。当这种宽带能量施加到结构上时，所有固有频率位于该脉冲带宽内的模态都会同时被激发振动。随后，结构会以其自身偏好的频率“振铃衰减”，而由加速度计捕获的衰减响应携带着这些模态的特征指纹。将这种衰减响应变换到频域后，每个模态都会表现为一个峰值，因此一次敲击就能在几秒钟内描绘出整台机架、底座或管道系统的动态特性。它是更广泛学科……的现场友好型近亲 冲击试验.
2. 所需设备
冲击锤
锤子的选择决定结果是定量还是仅为定性。
带仪器的锤子（首选）
非仪器化（简单）
- 普通锤子、橡皮槌，甚至用手敲击均可。
- 仅测量响应信号，而非激励力。
- 可进行定性频率识别——确定峰值位置，但无法获得单位力下的绝对量值。
- 这对许多现场应用而言已完全足够。
- 免费或成本极低。
响应测量
- 将加速度传感器安装在所关注的响应测量点处。
- 连接至振动分析仪或数据采集装置。
- 需具备FFT分析功能以分辨各峰值。
分析
- 对响应信号进行FFT分析。
- 峰值对应固有频率。
- 峰值宽度是阻尼的指示指标。
3.测试程序
基本碰撞测试
- 安装加速度传感器： 安装于所选响应测量点处。
- 设置分析仪： 选择FFT模式，并根据结构选取合适的频率范围。
- 敲击结构： 用锤子进行单次有力冲击。
- 采集响应信号： 记录振动衰减响应。
- 重复： 多次冲击取平均值——通常为三至十次——以消除各次敲击之间的差异。
- Analyse: 所得FFT图谱显示固有频率峰值。
高级测试
4. 应用
共振识别
这是最常见的应用场景。测试可确定结构的固有频率，并将其与机器的运行频率——1×、2×进行比较， 叶片传递以及更高次谐波——以判断共振是否是高振动的根本原因，并为改进方案提供指导。这也是 升速运行 或 降速 测试的天然对应方法，该测试在机器自身扫速过程中揭示相同的共振。
结构诊断
模态测试
- 同时确定固有频率、振型和阻尼。
- 根据实测现实验证有限元模型。
- 优化结构设计。
5. 结果解读
识别自然频率
- 冲击响应频谱中的峰值即为固有频率。
- 尖锐的峰值表明阻尼低——因此存在潜在的共振问题。
- 宽阔的峰值表明阻尼高，此时共振的危害相对较小。
- 多个峰值表明存在多阶模态。
评估共振风险
- 若固有频率与运行频率之差在约±20%以内，则存在共振风险。
- 若两者间隔足够大——相差超过约30%——则通常认为是安全的。
- 峰值的高度表示可预期的放大倍数。
阻尼估计
- 在峰值最大高度的一半处测量峰宽。
- Calculate the 阻尼比 根据该带宽（半功率法）进行计算。
- 或者，从时域衰减振荡的衰减率中推导阻尼比。
6. 优点与局限性
锤击测试的吸引力在于其极强的实用性，但分析人员应清醒认识其存在的局限性。
优势
- 简单： 设备极为简便，几分钟内即可完成安装，激励无需电源，几乎可在任何时间、任何地点进行测试。
- 宽带激励： 一次冲击即可同时激励宽频率范围，从而在单次测试中识别所有模态——远快于扫频正弦方法。
- 现场实用性： 无需搬运大型设备，可在安装好的机器上直接操作，速度足够快，适合日常 故障排除.
限制
- 重复性： 每次敲击的冲击力可能有所不同；对多次冲击取平均有助于提高精度，而带传感器的力锤可提供一致、可量化的冲击力。
- 力频谱： 冲击频谱取决于力锤的质量和锤头硬度——软锤头将更多能量注入低频，硬锤头则注入高频——因此单一力锤可能无法对各频率进行均匀激励。
- 低力级： 该测试无法复现高载荷工况，因此与载荷相关的非线性效应可能得不到激励，使其不适用于高幅值响应测试。
7. 冲击测试在转子实际工作中的应用
敲击测试和转子 平衡 在现场工作中密切相关，因为在接近运行转速处发生共振的结构会伪装成——或大幅放大——表观 不平衡。在实施校正之前，工程师应确认支撑结构未处于共振状态；否则用于平衡的 相位 幅值和相位读数在临界区域附近将产生失真。便携式双通道仪器（如 Balanset-1A ）可测量单面和双面平衡所需的1×幅值和相位，同时其加速度传感器还能捕捉冲击测试的衰减信号，以验证轴承座或底板的固有频率是否远离运行转速。总而言之，冲击测试是一种简单而有效的方法，仅凭一把力锤和一台分析仪，即可绘制结构固有频率和共振特性图——是诊断共振、验证改造效果及开展快速模态调查的必备故障排查工具，无需专用测试设备。
