图 5.随机采样参数设置对话框 首先设置采样参数，采样频率可按分析或采样频率进行设置，分析频率为采样频率的 1/2.56 倍，同一工程采样频率保持不变。采样通道数为激励通道数（总为 1）加上响应通道 数。 采样长度可按采样长度或采样时间进行设置。采样长度以块为单位，一块有 1024 点。 测点位置含所有的激励源和响应点位置，第一道一般选择激励原，其它通道选响应点。 先按顺序选测点位置，会自动给出缺省的测点号。测点号允许修改。测点位置和测点号是联
4.1 随机采样…………………………………………………………………………………..6 4.2 变时基采样………………………………………………………………………………..7 4.3 求频响函数………………………………………………………………………………..9 4.4 显示频响函数…………………………………………………………………………….12 五 传递路径分析…………………………………………………………………………………15 5.1 运行数据采样…………………………………………………………………………….15 5.2 频域传递路径分析……………………………………………………………………….16 5.3 时域传递路径分析……………………………………………………………………….19 附录 A: MIMO 求 FRF 频域算法 …………………………………………………………..22 附录 B: MIMO 求脉冲响应函数 IRF ………………………………………………………..22
r =1
r =1
（1）
对连续响应波形，求出的力波形最前面的 n 点精度较差，因为初始响应是未知的，而初 始响应会影响这些点的计算。
从最小二乘意义上考虑，增加响应点个数，如果能保证每个脉冲响应函数都有相同量级 的精度，可增加求出的力波形的精度。
对于多个激励源，有
p
∑ htr { ftr } = {y}(m−n+1)q×1
4.2 变时基采样 变时基采样用于锤击法的 FRF 分析。 如图 6 所示，为变时基采样界面。
图 6.变时基采样界面
首先应设置采样参数，参数设置完毕后，可进行示波，检查连线及传感器是否工作正常， 再进行正式采样。
设置采样参数： 对话框如图 7 所示：
7
图 7.变时基采样参数设置对话框
首先设置采样参数，采样频率可按分析或采样频率进行设置，分析频率为采样频率的 1/（2.56*变时倍数），同一工程采样频率和变时倍数保持不变。采样通道数为激励通道数（总 为 1）加上响应通道数。
测点位置含所有的激励源和响应点位置，第一道一般选择激励原，其它通道选响应点。 先按顺序选测点位置，会自动给出缺省的测点号。测点号允许修改。测点位置和测点号是联 动的，测点位置输入后，一定要再检查一遍测点号是否设置正确。测点号命名原则为源的测 点前面加字母，响应点为纯数字，同一工程每次采样测点不冲突。
⎡h(n −1) h(n − 2) L h(0)
0 L 0⎤
⎢ ⎢
0
⎢0
⎢ ⎢
M
⎢0
⎢ ⎢
M
h(n −1) L h(1)
h(0)
L
0
⎥ ⎥
0 L h(2) M OM
h(1) L 0 ⎥
M
O
M
⎥ ⎥
0 M
L h(n −1) h(n − 2) L
OM
MO
0⎥
M
⎥ ⎥
⎧ f (0) ⎫ ⎧ y(n −1) ⎫
设统一的 EU，第二道以后设置相同的工程单位，同第二通道。 存盘为将各道的标定值，工程单位，程控放大倍数，输入方式，输入类型存盘成一个文 件，供以后调入。 调入为打开一个以前存盘的文件，调入各通道的标定值，工程单位，程控放大倍数，输 入方式，输入类型。 参数设置完成后，按完成接受新设的采样参数，按撤消放弃新设的采样参数。 示波时按停止命令可进入读数状态。 采样时按停止命令或[Q]键可提前结束采样。采样结束后自动进入回放状态。 回放状态可进行波形滚动和翻页。 自动设尺度根据波形的大小在示波、采样过程显示及回放时自动显示波形大小。波形大 小设置有四个命令，从左之右依次对应图形纵向放大，按 AD 的满刻度显示，图形纵向缩小， 直接输入尺度。运行四个命令中的任意一个，自动设尺度无效。 显示方式可切换时域显示或频域显示。 在图形区点击鼠标左键可移动光标位置。
以是声音以及振动。对声音，激励信号为喇叭，采用窄带噪声激励或单极点。对振动， 可用力锤激励或激振器激励。IRF 的计算参见 附录 B
第二步：测量响应，通常响应点数量应当是激励点数量的两到三倍以上。
第三步：进行传递路径分析 计算原理
对单个激励源，如果脉冲响应函数矩阵以及响应函数矩阵是已知的，对单点响应有
r =1
或者 h(m−n)q×mp { f }mp×1 = {y}(m−n+1)q×1 ，
其中 h = [ht1 ht2 L ht p ]
（2）
{ f } = [ ft1T
ft
T 2
L
ft
T p
]T
因此，力波形的最小二乘解为{ f }mp×1 = (hT h)−1 hT {y}
只要将公式（1）中的 hr 的列数扩展 p 倍，见（2）式，仍按公式（1）即可同时计算出
响应点的个数多，识别出的激励力的精度一般会有所提高。 源说明用来说明每个源的性质，响应点位置用来说明响应点的位置及类型。 设置对应关系，如图 3 所示： 说明各个激励源对每个响应点是否有关，在方格中点击即可在“有关”和“无关”设置 中切换。 对于无关的点，在频域法中其对应 FRF 矩阵元素为 0，在时域法中其对应的脉冲响应 函数矩阵为 0。 有些响应仅和其中的一个激励有关，测得此点响应，即可比较准确地计算有关的激励力。
⎪⎪ ⎨ ⎪
f (1) M
⎪⎪ ⎬
=
⎪⎪ ⎨
⎪⎪
y(n) M
⎪⎪ ⎬ ⎪
⎪⎩ f (m −1)⎪⎭ ⎪⎩y(m −1)⎪⎭
⎢⎣ 0
0 L0
0
L h(0)⎥⎦ (m−n+1)×m
其中 n 为脉冲响应函数的长度，m 为响应波形的长度。
简写为 h1{ ft} = {y1} 。
2
如果已知多点的响应波形，就有
6
动的，测点位置输入后，一定要再检查一遍测点号是否设置正确。测点号命名原则为源的测 点前面加字母，响应点为纯数字，同一工程每次采样测点不冲突。
然后输入各通道的标定值（对应程控倍数 1），工程单位，程控倍数。量程范围由程控 倍数自动决定。选择输入方式 AC 或 DC，输入类型电压或 ICP(采集硬件支持时)。
目录
频域方法的原理……………………………………………………………………………………1 时域方法的原理：（用于瞬态的信号分析）………………………………………………………1 软件操作……………………………………………………………………………………………3 一 操作概述……………………………………………………………………………………….3 二 新建文件……………………………………………………………………………………...3 三 参数设置……………………………………………………………………………………….4 四 求 FRF………………………………………………………………………………………….5
然后输入各通道的标定值（对应程控倍数 1），工程单位，程控倍数。量程范围由程控 倍数自动决定。选择输入方式 AC 或 DC，输入类型电压或 ICP(采集硬件支持时)。
各道细化倍数不用手工设置。第一道为 1，其余通道的细化倍数为变时倍数。 设统一的 EU，第二道以后设置相同的工程单位，同第二通道。 存盘为将各道的标定值，工程单位，程控放大倍数，输入方式，输入类型存盘成一个文 件，供以后调入。
3
析过的工程项目。
三． 参数设置 如图 2 所示：
图 1.新建文件
图 2.参数设置
4
需要设置源的数目，响应点数。激励源的数目应包含所有独立的激励源，如激励源少于 实际的独立激励源个数，得到的理论总响应和实测的总响应相差较大。如激励源大于实际的 激励源个数，将导致求 FRF 或 IRF 误差太大，即最小二乘法求 FRF 或 IRF 的逆矩阵病态。
测得了频响函数矩阵 Hcq× p , 已知响应波形矢量{Y}q×1 ，求力谱矢量 {F}p×1
Hc{F} = {Y}
参加附录 A MIMO 求 FRF。
其最小二乘解为{F} = (Hc H Hc)−1 Hc H {Y}
知道了每一次的力谱和频响函数矩阵，可计算出各个激励源对响应的贡献为 Hc{F}。
时域方法的原理：（用于瞬态的信号分析） 第一步：在各个传递路径的源头进行单点激励，测量所有的响应，建立 IRF 矩阵。激励源可
多个激励源的力波形{ f }mp×1 。
知道激励力波形以后，计算出每个激励源引起的响应。
软件操作 一． 操作概述
第一步为新建文件，第二步为设置参数，第三步为求频响函数，第四步为传递路径分析。 新建文件设立文件名，数据路径，或者找到以前的分析项目。 设置参数包括设定源的个数，响应点数，每个源的说明，每个响应点的位置说明以及激 励和响应之间的关系说明。 求频响函数可以先采样，再计算，也可实时分析。 传递路径分析先进行运行数据采样，然后可进行频域法传递路径分析或时域法传递路径 分析。 二． 新建文件 如图 1 所示，输入试验名，试验号，试验路径，用来管理文件。试验名和试验路径可通 过实验名浏览同时得到。试验路径可通过试验路径浏览得到。用最近文件命令可选择以前分
定时采样如选中，一次触发采样完成后，经过采样间隔设置的时间，自动进行下一次的 触发采样。
多次触发采样参数的设置 触发次数：用来进行平均的触发数据采样次数。 滞后点：激励通道到达触发电平的点前面保留的采样点数。 变时倍数：用采样频率采力信号，用采样频率除以变时倍数的频率来采响应信号，并用 低通数字滤波滤除分析频率以外的信号，以免发生混叠。变时倍数改变后，分析频率以及 2 通道以后的细化倍数也发生相应的改变。变时基的目的是得到更准确的低频段频响函数，不 增加额外的数据存储量。 触发方式：可选绝对值，上升沿，下降沿。一般都选绝对值触发，绝对值触发时触发电 平为正。以第一道为触发通道，第一道总为激励源信号。 触发电平：不应太低，太低会造成误触发。也不能太高，太高有可能触发不上。触发电 平应当比本底噪声高一到两个量级。 一次采样的块数：可选 1，2，4，8，16，32。一块有 1024 点，决定了 FRF 分析时的 频率分辨率。