电动模态测试冲击器系统和方法
【专利摘要】提供了一种电动模态测试冲击器系统（10）和方法。所述系统（10）具有控制器装置（12）和联接至控制器装置（12）的冲击器组件（20）。冲击器组件（20）具有外壳（22）和设置在所述外壳（22）内的永磁体（70）。冲击器组件（20）进一步具有设置在外壳（22）内在磁轭外壳（50）的磁隙（94）内的音圈（112）。音圈（112）由控制器装置（12）驱动。冲击器组件（20）进一步具有由两个或者更多支撑元件（174）支撑的驱动轴（130）。驱动轴（130）附连至音圈（112）并且由音圈（112）驱动。冲击器组件（20）进一步包括附连至驱动轴（130）的自由端（142）的测力传感器（144）和设置在磁轭外壳（50）内的偏置装置（96）。
【专利说明】电动模态测试冲击器系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及模态分析系统和方法，并且更具体地涉及自动的电动模态测试冲击器系统和方法。
【背景技术】
[0002]模态分析日益成为航空航天、汽车行业和结构工程与设计工业以及其他工业的结构和零部件的开发与测试的重要部分。模态分析测量和分析当由输入激励时结构的动态响应。在结构分析和测试中，模态分析可以被用于确定在自由振动期间结构的固有振型和频率。详细的模态分析可以被需要以评估结构动态问题的可能性，例如疲劳、振动和噪音。
[0003]已知的手动冲击激励的模态分析测试方法和系统存在。然而，当在测试期间冲击之间产生的冲击力改变和/或者冲击位置和冲击角度均匀轻微改变时，这种已知的手动方法和系统提供低质量的数据。此外，这样的已知的手动的方法和系统可以具有长的测试时间，由于冲击之间增加的时间，这可以在操作者试图控制锤子时需要，以及由于从可能的双重冲击增加的时间，其从数据立场是不可接受的并且用锤子是几乎不可避免的。
[0004]此外，已知的自动冲击激励模态分析装置和系统存在。然而，这样的自动装置和系统可能太大而不能适合于许多有利于测试的区域、可能由于它们的较大尺寸而不能灵活操控、可能通过使用正在被测试的结构与冲击装置之间的接触点而使数据不准确和/或可能具有冲击特征的限制可控性。例如，已知的自动冲击激励模态分析装置，例如仪表模态测试锤不能提供可靠地控制力或者冲击位置或者冲击角度。此外，一种这样的已知的自动冲击激励模态分析装置使用专用控制电路驱动电磁线圈。然而，这样的电磁线圈的使用仅可以调整振幅而不可以调整脉冲宽度。而且，这样的电磁线圈的使用可能具有限制的可控性并且可能扭曲正在被测试结构的响应，例如当其放置在正在被测试的结构上时。
[0005]因此，在本领域需要改进的电动模态测试冲击器系统和方法，其提供优于已知系统和方法的优点。
【发明内容】
[0006]这个对于改进的电动模态测试冲击器系统和方法的需要被满足。如在下面的【具体实施方式】中所讨论的，改进的电动模态测试冲击器系统和方法的实施例可以提供优于现有系统和方法显著的优点。
[0007]在本公开的一个实施例中，提供了一种电动模态测试冲击器系统。所述系统包括控制器装置。所述系统进一步包括联接至控制装置的冲击器组件。所述冲击器组件包括外壳。所述冲击器组件进一步包括设置在外壳内的永磁体。所述冲击器组件进一步包括设置在外壳内磁轭外壳的磁隙内的音圈。所述音圈由控制器装置驱动。所述冲击器组件进一步包括由两个或者更多支撑元件支撑的驱动轴。所述驱动轴附连至所述音圈并且由音圈驱动。所述冲击器组件进一步包括附连至驱动轴的自由端的测力传感器。所述冲击器组件进一步包括设置在磁轭外壳内的偏置装置。[0008]在本公开的另一实施例中，提供一种自动的电动模态测试冲击器系统。所述系统包括音频放大器。所述系统进一步包括通过多个冲击信号线联接至音频放大器的冲击器组件。所述冲击器组件进一步包括外壳，其包括第一外壳部分和第二外壳部分。所述第二外壳部分包括磁轭外壳。所述冲击器组件进一步包括安放在磁轭外壳内的磁组件。所述磁组件包括永磁体，其联接在磁轭基板与磁轭中心极之间并且由磁轭外部极包围。所述冲击器组件进一步包括设置在磁轭外壳内的偏置装置。所述冲击器组件进一步包括设置在外壳内磁轭外壳磁隙内的音圈。所述音圈由音频放大器驱动。所述冲击器组件进一步包括由两个或者更多支撑元件支撑的驱动轴。所述驱动轴被整体加工至音圈的电枢支撑。所述驱动轴由音圈驱动，所述冲击器组件进一步包括附连至驱动轴自由端的测力传感器。所述冲击器组件进一步包括附连至测力传感器的冲击尖端。所述系统进一步包括铰接安装装置，所述冲击器组件被安装在上面。所述系统进一步包括计算机装置以检查并分析用所述系统测量的电动模态冲击测试测量。
[0009]在本公开的另一实施例中，提供一种执行电动模态冲击测试的方法。所述方法包括以下步骤:在被测试动态模态响应的结构上施加持续时间大约I毫秒到大约10毫秒的之间的短持续时间力冲击。所述方法进一步包括使得音圈和由磁隙内的音圈驱动的驱动轴居中。所述方法进一步包括偏置音圈和驱动轴在静止的位置以提供长的向外行程和最小的向内行程。所述方法进一步包括使用附连至驱动轴的自由端的测力传感器测量冲击力。
[0010]已经讨论的特征、功能和优点能够在本公开的不同实施例中独立获得或者可以与其他实施例结合获得，其进一步的细节能够参照下面的说明书和附图被显现。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]参照下面的【具体实施方式】结合附图，本公开能够更好地被理解。【专利附图】
【附图说明】优选的和示例的实施例，但是其不必按照尺寸绘制，其中:
[0012]图1A是可被用在本公开的系统和方法中的冲击器组件的实施例的透视说明图，所述冲击器组件被示为安装在铰接安装装置上处于第一位置；
[0013]图1B是安装在铰接安装装置上处于第二位置的图1A的冲击器组件的透视说明图；
[0014]图1C是安装在铰接安装装置上处于第三位置的图1A的冲击器组件的透视说明图；
[0015]图2A是可以用在本公开的系统和方法中并且被示出处于未装配位置的冲击器组件的实施例的透视分解图；
[0016]图2B是被示出处于装配位置的图2A的冲击器组件的透视说明图；
[0017]图3是可以用在本公开的系统和方法的磁组件的实施例的特写前视图；
[0018]图4是在本公开的系统和方法中使用的具有偏置设备的实施例的冲击器组件的实施例的透视说明图，其被示出带有处于断开位置的外壳部分；
[0019]图5是在本公开的系统和方法中使用的具有偏置设备的另一实施例的冲击器组件的实施例透视说明图，其被示出带有处于断开位置的外壳部分；
[0020]图6是在本公开的系统和方法中使用的音圈的实施例的特写说明图；
[0021]图7A是在本公开的系统和方法中使用的冲击尖端、测力传感器和驱动轴连接的实施例的侧视透视图；
[0022]图7B是可以用在本公开的系统和方法的冲击尖端和具有应变计(166)的驱动轴的另一实施例的侧视透视图；
[0023]图8A是第一外壳部分的内部的俯视透视图，其示出带有第一支撑元件例如衬套的第一端板；
[0024]图SB是第一外壳部分的内部的俯视透视图，其示出带有第二支撑元件例如衬套的第二端板；
[0025]图9是说明本公开的系统的一个实施例的框图说明；
[0026]图10是使用小型音频放大器的钢冲击尖端、塑料冲击尖端和橡胶冲击尖端的最大力测量力随时间变化的曲线图；
[0027]图11是使用小型音频放大器的钢冲击尖端、塑料冲击尖端和橡胶冲击尖端的最小力测量力随时间变化的曲线图；
[0028]图12是使用中等音频放大器的钢冲击尖端的最大力测量力随时间变化的曲线图；
[0029]图13是使用大的音频放大器的刚冲击尖端的最大力测量力随时间变化的曲线图；
[0030]图14是由于手动锤冲击和使用本公开的系统和方法的自动冲击的“标准化”(也就是，除以力的响应)力冲击随测量的频率变化，结构的加速度响应的曲线图；
[0031]图15是说明本公开的方法的一个实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0032]公开的实施例在下文将参照附图更加全面地被描述，其中一些但不是全部公开的实施例被示出。确实，一些不同的实施例可以被提供并且不应被视为局限于文中阐述的实施例。相反，这些实施例被提供以便本公开将更加深入和完整并且将向本领域技术人员充分表达本公开的内容。
[0033]现在参照附图，在本文中公开的一个实施例中，提供了 一种用于执行电动模态试验和测试的电动模态测试冲击器系统10 (文中也称为“系统10”)(见图9)。如本文中所使用的，“电动模态测试”意思是要被测试的结构的振动试验的形式，其中被测试的结构197(见图9)的固有(模态)频率、模态质量、模态阻尼比和模态振型被确定。在另一实施例中，如本文中所公开的，提供了一种用于执行电动模态冲击试验和测试的方法300 (见图15)。优选地，系统10和方法300是自动的。
[0034]系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的公开的实施例的教示可以用于执行在商用飞行器、货用飞行器、军用飞行器、旋翼飞机和其他类型的飞行器或者航空器以及航天器、卫星、航天发射器、火箭和其他的航天器的制造和生产中的结构和构件上的电动模态冲击试验和测试。还将理解的是，系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的公开的实施例可以用于执行汽车、卡车、公共汽车、轮船、小船、火车或者其他合适的交通车辆的制造和生产中的结构和构件上的电动模态试验和测试。
[0035]图9是说明本公开的系统10的一个实施例的框图说明。如图9所示，系统10包括控制器装置12。控制器装置12可优选地包括音频放大器14(见图9)，例如针对声音、振动和电声的应用优化的高性能功率放大器。现有的商业现货(COTS)音频放大器可以被用于本文中公开的系统10内。如图9所示，系统10进一步包括连接至控制器装置12的连接器16。连接器16可以优选地包括多个冲击信号线18 (见图1B、图9)，例如导线或者本领域技术人员可以理解的其他合适的信号输入机构。
[0036]如图9所示，系统10进一步包括冲击器组件20。冲击器组件20优选地通过连接器16联接至或者连接至控制器装置12。图2A是在可以在系统10 (见图9)和方法300 (见图15)中使用的冲击器组件20的实施例的透视分解图，其被示出处于未装配位置。图2B是示出图2A的冲击器组件处于装配位置示出的透视图。如图2B所示，冲击器组件20包括外壳22。如图2A-2B所不,夕卜壳22可以包括第一外壳部分24a和第二外壳部分24b。如图2A所不,第一外壳部分24a包括第一端26a和第二端26b。如图2A进一步所不,第一外壳部分24a可以包括具有开口 30的盖部分28和具有一个或更多紧固件开口 33 (见图4)的基座部分32 (见图4)和基座缺口部分34 (见图4)。盖部分28和基座部分32可以以一体配置构造或者可以是用合适的粘接或者附连工具粘接或者附连至一起的分离的零件。第二外壳部分24b配置为当冲击器组件20装配以供使用时滑动并且与第一外壳部分24a的基座部分32配合。
[0037]如图2A进一步所示，第一外壳部分24a的基座部分32可以具有安装并形成在基座部分32的外部36的控制器连接器组件36。如图2A所示，控制器连接器组件36可以包括一对具有用于附连输入终端38至基座部分32的附连元件40 (见图2B)的输入终端38。如图2A进一步所示，控制连接器组件36可以包括具有开口 43和支撑表面44的焊接片42。冲击信号线18可以被附连至焊接片42(见图1A和图5)。如图2A和图6所示，控制器连接器组件36进一步包括穿过在基座部分32的凹陷区47形成的孔46。如图2A进一步所示，冲击器组件20可以包括紧固件48。
[0038]如图6所示，冲击信号线18可以从输入终端被引导穿过孔46。冲击信号线18优选地联接信号至控制器装置12，例如以音频放大器14的形式，并且音频放大器14放大低电平信号为高电平电压和电流，其优选地传递到在下面详细讨论的音圈112 (见图2A)，其导致音圈112移动，从而导致冲击尖端154 (见图2A)通过驱动轴130 (见图2A)和测力传感器144 (见图2A)碰撞或冲击要被试验或者正在试验的结构197 (见图9)。冲击信号线18优选地以绕组120 (见图6)的形式联接来自音频放大器14的信号穿过外壳22至音圈112(见图6)。
[0039]如图2A进一步所示，第二外壳部分24b可以优选地包括具有第一端52a、第二端52b和圆柱形的主体部分54的磁轭外壳50。圆柱形的主体部分54可以具有一个或更多穿过主体部分54形成的紧固件开口 106 (见图2A)，用于一个或者更多紧固件108 (见图2B)的插入。圆柱形的主体部分54可以进一步具有形成在磁轭外壳50的第一端52a的槽部分104 (见图4),用于便于磁轭外壳50附连至第一外壳部分24a。磁轭外壳50优选地具有开放顶部56 (见图2A)和封闭底部58 (见图2A)。如图4所不,磁轭外壳50具有用于安放磁组件61的内部60 (见图3)。
[0040]图3是可以在本公开的系统10和方法300中使用的磁组件61的实施例的特写前视图。如图3所示，磁组件61包括具有第一侧64a、第二侧64b、直径66和高度68的磁轭基板62 (见图2A)。当磁组件61被插入磁轭外壳50时,磁轭基板62的第二侧与磁轭外壳50的内部60的底面邻接。如图3进一步所示，磁组件61包括具有第一侧72a、第二侧72b、直径74和高度76的永磁体70 (见图2A)。永磁体70的第一侧72b优选地附连或者粘接至磁轭基板62的第一侧64a。如图3进一步所示，磁组件61包括具有第一侧80a、第二侧80b、直径82和高度84的磁轭中心极78 (也见图2A)。所述磁轭中心极78的第二侧优选地附连或者粘接至永磁体70的第一侧72a。
[0041]因此永磁体70夹在磁轭基板62 (见图3)与磁轭中心极78 (见图3)之间。永磁体70可以包括钕硼铁磁铁和另一合适的磁铁。钕硼铁磁铁可以用于在磁隙94 (见图5)内提供非常高的磁通密度同时保持紧凑的设计和尺寸。例如，永磁体70可以具有大约4英寸直径乘6英寸长度的紧凑总封装尺寸。然而，其他合适的紧凑尺寸也可以使用。永磁体70可以优选具有45Mg0 (兆高斯奥斯特)的磁通密度。永磁体70具有南北朝向的磁通路径，朝北的磁通路径离开永磁体70的第一侧72a并且穿过磁轭中心极78并且随后变为水平地并且被带离至磁轭外部极(见图2A)。磁轭外部极86联接磁通因此圆形的磁通路径形成。在另一实施例中，磁极可以被颠倒，以便环流通量也可以被颠倒，因为音圈112的信号的极性的颠倒可以提供音圈112和驱动轴130的必要的向外运动。
[0042]如图2A进一步所示，磁组件61可以进一步包括具有第一侧88a、第二侧88b、中心开口 89、直径90和高度92的磁轭外部极86。磁轭外部极86优选地插入到磁轭外壳50的内部60 (见图4)，其中磁轭外部极86的第二侧88b与磁轭外壳50的内部60的底面邻接。磁轭外部极86具有足够的尺寸和形状以便紧密地配合在磁轭外壳50的内部里面并且安放磁组件61在磁轭外壳50的内部60内。
[0043]图4是具有偏置装置96的实施例的冲击器组件20的实施例的立体图说明，所述偏置装置包括第一螺旋弹簧98a和第二螺旋弹簧98b，二者接合并相反地工作，其可以被用在本公开的系统10和方法300中。图4不出在未连接位置93的第一外壳部分24a和第二外壳部分24b。如图4所示，当第二外壳部分24b被装配时，磁轭外部极86位于磁轭基板62上并且围绕永磁体70和磁组件61的磁轭中心极78。优选地,磁轭外部极86的第一侧88a与磁轭中心极78的第一侧80a平齐。如图4所示，磁隙94或者空间形成在磁轭外部极86与磁轭中心极78之间。磁隙94可以优选地具有大约0.25英寸到大约0.5英寸的高度，并且音圈112 (见图6)优选地具有大约I英寸到大约1.2英寸的高度。优选地，即使音圈112正在移动，音圈112也位于磁隙94内。本文中公开的系统10和方法300具有相对于磁隙94的高度和尺寸优化的音圈112高度。如图4所示，包括第一螺旋弹簧98a的偏置装置96优选地附连至磁轭中心极78的第一端80a，并且包括第二螺旋弹簧98b的相对偏置装置96优选地附连至第一外壳部分24a的内表面。在一个实施例中，偏置装置96可以包括螺旋弹簧98 (见图4)。在另一实施例中，偏置装置96可以包括泡沫块100 (见图5)。图5是具有偏置装置96的另一实施例(例如以第一螺旋弹簧98a和第二螺旋弹簧98b的形式)的冲击器组件20的实施例的透视图，其可以在本公开的系统10和方法300中使用。图5不出在未连接位置93的第一外壳部分24a和第二外壳部分24b。优选地,偏置装置96具有高度102 (见图5)，其从磁轭中心极78向上伸出足够且期望的距离。偏置装置96优选地用于设置音圈112 (见图5)在磁隙94 (见图5)内并且在每个冲击被执行后将电枢支撑126 (见图6)返回至相同的位置。
[0044]如图2A所示,冲击组件20进一步包括音圈驱动轴组件110。音圈驱动轴组件110包括具有电枢支撑126 (见图2A和图6)的音圈112 (见图2A和图6)和驱动轴130 (见图2A)。驱动轴130优选地与电枢支撑126和音圈112整体加工，因此省略零件并且提供结构地整合。图6是可以在本公开的系统10和方法300中使用的音圈112的实施例的特写透视图。如图2A和图6所示，音圈112优选地以绕组120 (见图6)的形式。绕组120优选地包括线122 (见图6)，其优选地非常细并且其将围绕并且粘接或者附连至电枢支撑126 (见图6)的外部118 (见图6)。线122优选地具有30量规或者更多量规标准(也就是，线直径较�。吭蕉啵抗嬖叫�)，其更优选地具有30量规。冲击器组件20优选地设计为低占空比冲击器，所以所述冲击器组件可以使用测量器线122，否则的话所述测量线将在被测试期间被期望水平的连续电流破坏。例如，由于冲击器组件20将是低占空冲击器，其可以具有电压穿过低于1%的时间，并且因此更多的电流可以被携带穿过冲击器组件20，其在其他情况下能够熔化绕组120的测量线122。优选地，冲击组件20可以使用的电流范围可以从大约0.1安培到大约10安培。如图2A所示，音圈112具有高度124。绕组120可以通过粘合剂材料例如胶水或者另一合适的粘合剂被附连至音圈112。音圈112由控制器装置12 (见图9)例如以音频放大器14 (见图9)的形式驱动。
[0045]如图2A和图6所示，音圈驱动轴组件110进一步包括具有第一端114a、第二端114b、主体部分116、外部118 (见图6)和内部134 (见图5)的电枢支撑126。如图6所示，以绕组120形式的音圈112优选地将围绕并粘接至电枢支撑126的外部118。电枢支撑126(见图2A)的第二端114b (见图2A)优选地具有合适的尺寸和形状以使其能配合在磁轭外壳50 (见图5)内。音圈112和电枢支撑126 (见图2A)优选地形成为一体零件。然而，音圈112和电枢支撑126也可以是分离的但可以被附连或者粘接到一起的零件。在这个实施例中，电枢支撑126具有中间的开口 128(见图2A)，用于驱动轴130的插入。电枢支撑126进一步具有多个开口 132 (见图2A-图6)，其降低移动的电枢支撑126和驱动轴130的重量，并且随着电枢支撑126移动允许空气从其一侧传到另一侧，因此消除任何滞留的空气质量。
[0046]音圈驱动轴组件110进一步包括优选地与电枢支撑126 (见图2A)整体加工的驱动轴130 (见图2A)。如图2A所示，驱动轴130包括第一端136a、第二端136b和细长的主体部分138。如图2A所示，驱动轴130的第二端136b插入电枢支撑126 (见图2A)的中心开口 128 (见图2A)。如图2A进一步所示，第一端136a优选地是自由端142，用于连接到测力传感器144 (见图2A、图7A)或者用于直接连接到冲击尖端154 (见图7B)。如图2A所示，第一端136a可以具有螺纹的内部部分140，用于形成螺纹连接至测力传感器144 (见图2A、图7A)或者用于形成螺纹连接至冲击尖端154 (见图7B)。
[0047]驱动轴130优选地由两个或者更多支撑元件174 (见图2A、图8A-8B)支撑，其包括例如以衬套175a形式的第一支撑元件174a (见图8A)并且包括例如以衬套175b形式的第二支撑元件174b (见图8B)。图8A是第一外壳部分24a的盖部分28的内部30的俯视透视图，其示出带有第一支撑元件174a (例如以衬套175a的形式)的第一端板27a。图8A还示出基座部分32和输入终端挡块38。图8B是第一外壳部分24a的盖部分28的内部30的俯视透视图，其示出带有第二支撑元件174b (例如以衬套175b的形式)的第二端板27b。图SB还示出紧固件开口 33、孔46和输入终端条38。支撑元件174还包括线性循环球衬套(未示出)或者另一种本领域技术人员理解的合适的支撑元件。[0048]支撑元件174(包括例如以衬套175a形式的第一支撑元件174a(见图8A)，并包括例如以衬套175b形式的第二支撑元件174b (见图8B))协助促进音圈112和驱动轴130的长的向外行程137 (见图9)，其可以协助阻止多重冲击(也就是没有限制轴向运动的弯曲)。例如包括衬套175a (见图8A)的例如以第一支撑元件174a (见图8A)形式和例如包括衬套175b (见图8B)的以第二支撑元件174b (见图8B)的形式的支撑元件174 (见图8A-8B)优选地是铝合金加工的零件，其被加工以匹配驱动轴130的尺寸。例如以第一支撑元件174a和第二支撑元件174b (见图2A)形式的支撑元件174引导驱动轴130以提供无摩擦安装并且最小化或者消除任何的驱动轴130的一侧到一侧的移动。
[0049]驱动轴130优选地由音圈112驱动。如图4所示，第二螺旋弹簧98b可以设置围绕外壳22与电枢支撑126之间的驱动轴130。电枢支撑126可以辅助偏置音圈112至期望的位置并且可以预压第一螺旋弹簧98a和第二螺旋弹簧98b以便第一螺旋弹簧98a和第二螺旋弹簧98b在音圈112的移动期间不到完全放松的位置。第一螺旋弹簧98a和第二螺旋弹簧98b优选地互相以相反方向工作以保持音圈112在期望的中立位置并且在冲击已经完成后协助音圈112返回至那个位置。另一个合适的实施例可以包括使用悬臂弹簧(未示出)，例如单叶片悬臂弹簧或者叶片弹簧代替第一螺旋弹簧98a和第二螺旋弹簧98b。
[0050]可替代地,偏置装置96可以包括第一泡沫块100 (见图5)和第二泡沫块178 (见图6)。第一泡沫块100 (见图5)可以设置在电枢支撑126与磁轭中心极78之间，并且第二泡沫块178 (见图6)可以设置围绕驱动轴130在外壳22与电枢支撑126和音圈112之间。偏置装置96，例如以轴泡沫环178和泡沫块100的形式也优选地互相以相反方向工作以保持音圈112在期望的中立位置并且在冲击已经完成后返回音圈112至那个位置。包括第一泡沫块100和第二泡沫块178的泡沫材料可以优选地降低音圈112在冲击完成后的振动趋势。
[0051]如图2A和图7A所示，冲击器组件20可以进一步包括测力传感器144。测力传感器144可以包括合适的商业现货(COTS)测力传感器146。图7A是可以在本公开的系统10和方法300中使用的冲击尖端154和驱动轴130联接具有测力传感器连接在其之间的实施例的侧视透视图。如图7A所示，测力传感器144可以包括第一端148a、第二端148b、用于附连至驱动轴130的驱动轴附连开口 150、用于附连至冲击尖端154的冲击尖端附连开口152和信号连接器部分153。
[0052]如图2A和图7A-图7B所示，冲击器组件20可以进一步包括冲击尖端154。如图7A-图7B所示，冲击尖端154可以包括具有尖端部分150的第一端156a并且可以进一步包括具有螺纹连接器部分160 (见图7B)的第二端156b。对于本文中使用的在电动模态冲击测试的冲击器组件20的实施例，尖端部分158可以具有不同的材料作为实际的冲击表面以允许尖端部分158的柔软度或者硬度如果期望时改变。例如，尖端部分158可以包括橡胶尖端、钢尖端、塑料尖端或者另一种合适的材料。如图7A所示，冲击尖端154连接到测力传感器144。
[0053]在另一实施例中，如图7B所示，驱动轴130与冲击尖端154之间的测力传感器144可以移除，并且冲击尖端154可以直接连接到驱动轴130。图7B是可以在本公开的系统10和方法300中使用的冲击尖端154和驱动轴130连接而测力传感器144移除的另一实施例的侧视透视图。在这个实施例中，如图7B所示，冲击尖端154和驱动轴130可以以整体测力装置162的形式，其中驱动轴130可以具有一个或者更多平侧164 (见图7B)，一个或者更多应变计166可以被附连或者嵌入到所述平侧上。如图7B所示，应变计166可以与在驱动轴的对侧面另一应变计(未示出)配合并且可以与可提供与由冲击施加到驱动轴130的力成比例的信号的合适的电子连接(未示出)而被电子连接。优选非常细的应变计线168 (见图7B)可以附连至应变计166并且类似于冲击信号线18如何被引导至音圈112，可从驱动轴130的一个或者更多平侧164被向下引导(通过粘合剂例如胶水附连)至位于电枢支撑126 (见图6)上的终端条(未示出)。应变计线168可以通过外壳22 (见图2B)内的孔46(见图2B)输出至合适的信号调节器172 (见图7A)，冲击信号线18 (见图5)可以被引导穿过所述孔，所述信号调节器可以提供在电动模态冲击测试期间与测量的力成比例的高电平电压。这样的实施例可以降低移动的音圈112的重量并且驱动轴130可以增强整体测力装置162的性能。
[0054]如图9所示，系统10可以进一步包括铰接安装装置180以在电动模态冲击测试期间安装冲击器组件20。合适的铰接安装装置180可以从内华达州里诺市的PanaviseProducts, Inc.获得。然而，其他合适的提供相似的铰接和冲击器20设置的商业现货(COTS)铰接安装装置也可以使用。
[0055]冲击器组件20的设计优选地允许冲击器组件20直接被小的铰接安装装置180支撑，其可以提供冲击器组件20相对于要被试验或者正被试验的结构197 (见图9)的位置和朝向的完整自由度。铰接安装装置180可以提供三(3)个旋转自由度。平移的三(3)个自由度可以由铰接安装装置180被支撑其上或附连至其上的任何支撑结构(未示出)提供，例如铰接安装装置180可以固定到其上的桌面(未示出)、铰接安装装置180可以安装到上面的三脚架(未示出)、铰接安装装置180可以附连至上面的步梯(未示出)、铰接安装装置180可以附连至其上的使用滑动管夹具的液压升降机的手轨(未示出)或者可伸展杆机构(未示出)或者另一种合适的支撑结构。
[0056]图1A是可以在本公开的系统10和方法300内使用的冲击器组件的透视图。冲击器组件20在图1A被示出完全装配并且安装到铰接安装装置180的一个实施例上。图1A示出具有包括第一外壳部分24a和第二外壳部分24b的外壳22的冲击器组件20。图1A进一步使出第一外壳部分24a的盖部分28，其中盖部分28具有第一支撑元件174a。图1A进一步不出第一外壳部分24a的盖部分28,其中盖部分28具有第一支撑云间174a。图1A进一步示出第一外壳部分24a的基座部分32和磁轭外壳50。图1A进一步示出安装到第一外壳部分24a的基座部分上的控制器连接器组件36的一个实施例。控制器连接器组件36示出附连元件40和连接至输入终端条38的焊接片42。冲击信号线18在一端被连接至输入终端条38并且在另一端具有端连接器部分19，其可被连接至例如以音频放大器14 (见图9)形式的控制器装置12(见图9)。图1A进一步示出连接至测力传感器144的驱动轴130，其可以被连接到具有尖端部分158的冲击尖端154。
[0057]如图1A所示，铰接安装装置180可以包括第一附连端182a、第二支撑基座端182b、用于铰接冲击器组件20的铰接部分184和用于附连冲击器20到铰接安装装置180的附连部分186。铰接安装装置180进一步包括定位把柄189以及放松和收紧元件190。第二支撑基座端部182b可以通过用放松和收紧元件190松开把柄189允许冲击器组件20的铰接或者移动并且移动冲击器组件20至期望的角度或者位置，随后再通过移动定位把柄189返回至锁定的位置188 (见图1A-1C)再次收紧夹紧机构192 (见图1C)。如图1A所示，冲击器组件20被示出在向前倾斜位置194a并且铰接部分184在第一位置196a。
[0058]图1B是示出为安装在铰接安装装置上的图1A的冲击器组件的透视图。如图1B所示，冲击器组件20被示出在向后倾斜位置194b并且铰接部分184在第二位置196b。图1C是示出为安装在铰接安装装置图上的图1A的冲击器组件的透视图。如图1C所示，冲击器组件20被示出在旋转位置194c并且铰接部分184在第三位置196c。
[0059]在本公开的一个实施例中，提供了一种自动电动模态测试冲击器系统10(见图9)。系统10包括音频放大器14 (见图9)。系统10进一步包括通过多个冲击信号线18 (见图1A)联接至音频放大器14的冲击器组件20 (见图2A)。冲击器组件20包括包含第一外壳部分24a (见图1A)和第二外壳部分24b (见图1A)的外壳22。第一外壳部分24a可以包括盖部分28 (见图1A)和基座部分32 (见图1A)。第二外壳部分24b包括磁轭外壳50 (见图2A)。冲击器组件20进一步包括安放在磁轭外壳50内的磁组件61(见图3)。磁组件61包括联接在磁轭基座底板62 (见图3)与磁轭中心极78 (见图3)之间并且由磁轭外部极86(见图3)包围的永磁体70 (见图3)。永磁体70可以包括具有大约2英寸直径乘0.5英寸长的紧凑尺寸的钕硼铁磁铁。冲击器组件20进一步包括偏置装置96 (见图4、5、6)的实施例，其包括设置在磁轭外壳内的第一螺旋弹簧98a (见图4)或者第一泡沫块100 (见图5)，它们在电枢支撑126与磁轭中心极78之间分别连同第二螺旋弹簧98b (见图4)或者第二泡沫块178 (见图6)工作。
[0060]冲击器组件20进一步包括设置在外壳22内磁轭外壳50的磁隙94 (见图5)内的音圈112 (见图2A)。音圈112优选地由音频放大器14驱动。音圈112优选地以绕组120(见图6)的形式，其包括绕在并且粘接到电枢支撑126的外部118的测量线122。测量线122优选地具有30号或者或更大的规格。冲击器组件20进一步包括由两个或者更多支撑元件175 (见图8A-8B)支撑的驱动轴130 (见图2A)。支撑元件174 (见图2A、图8A-8B)优选地包括例如以衬套175a形式的第一支撑元件174a和例如以衬套175b形式的第二支撑元件174b。第一支撑元件174a可以具有开口 176a (见图8A)，并且第二支撑元件174b可以具有开口 176b (见图8B)。开口 176a (见图8A)的直径和开口 176b (见图8B)的直径优选地对应于驱动轴130的外径，以便支撑元件174引导驱动轴130穿过开口 176a (见图8A)和开口 176b (见图8B)。驱动轴130优选地整体机加工到音圈驱动轴组件110的电枢支撑126 (见图2A)。驱动轴130优选地由音圈112驱动。冲击器组件20进一步包括附连至驱动轴130的自由端142 (见图2A)的测力传感器144 (见图2A)。冲击器组件20进一步包括附连至测力传感器144的冲击尖端154 (见图2A)。系统10可以进一步包括整体测力装置162 (见图7B)，其包含一个或者更多应变计166 (见图7B)和附连至驱动轴130的一个或者更多应变线168 (见图7B)，所述整体测力装置可以代替测力传感器144被使用，并且冲击尖端154 (见图7B)被直接附连至驱动轴130的自由端142。
[0061]系统10进一步包括铰接安装装置180(见图1A)，冲击器组件10可以安装在上面。系统10进一步包括计算机装置195 (见图9)例如计算机装置和处理单元以检查并分析用系统10测量的电动模态冲击试验测量值198 (见图9)。
[0062]如上面部分地讨论的，图9是说明本公开的电动模态测试冲击器系统10的一个实施例的框图说明。如图9所示，系统10包括例如以音频放大器14形式的控制器装置12、例如以冲击信号线18形式的连接器16和通过连接器被连接至控制器装置12的冲击组件20。如图9进一步所不,冲击器组件20包括带有第一外壳部分24a和第二外壳部分24b的外壳22。第二外壳部分24b包括具有带有偏置装置96的永磁体70的磁轭外壳50，所述偏置装置可以是第一螺旋弹簧98a和第二螺旋弹簧98b (见图2A)的形式或者是第一泡沫块100 (见图5)和第二泡沫块178 (见图6)的形式。音圈112优选地以安装在磁隙94内绕组120的形式并且被附连至驱动轴130或者与驱动轴130成为整体。驱动轴130优选地用支撑元件174(见图8A-8B)支撑，其优选地包括例如以衬套175a形式的第一支撑元件174a和例如以衬套175b形式的第二支撑元件174b，从而允许音圈112和驱动轴130的长向外行程137并且最小化向内行程。如图9所示，冲击器组件20进一步包括附连至驱动轴130的自由端142的测力传感器144和冲击尖端154，所述冲击尖端154施加力冲击155到要被测试的结构197上以便采取电动模态测试测量值198。如图9进一步所示，冲击器组件可以被安装在铰接安装装置180上。系统10可以进一步包括计算机装置和/或处理器单元以检查并分析测试数据。计算机装置195可以使用已知的模态分析软件用于进一步分析测试数据并且产生和显示动画或者图像的模态振型。
[0063]在本公开的一个实施例中，还提供了一种执行电动模态冲击测试的方法300。图15是说明本公开的方法300的一个实施例的流程图。如图15所示，系统300包括步骤302，即在被测试动态模态响应的结构197 (见图9)上施加持续时间大约I毫秒到大约10毫秒的短持续时间力冲击155 (见图9)。优选地，当结构在使用中或者在运行时，被测试的结构197用包含在期望频带上分布的能量的力输入激励。
[0064]如图15进一步所示，方法300包括步骤304，即:使得例如以绕组120 (见图6)形式的音圈112 (见图6)在磁隙(94)(见图5)内居中。居中可以通过冲击器组件20的精确制造和组装实现。特别地，例如以绕组120形式的音圈112在磁隙94内的居中可以通过精确地机加工衬套175a、175b (见图8A-8B)、外壳22 (见图2A)、磁轭基座底板62 (见图2A)、磁轭中心极78 (见图2A)和磁轭外部极86 (见图2A)实现，以便当装配时，例如以绕组120形式的音圈112在磁隙94内居中。
[0065]如图15进一步所示，方法300包括步骤306，即:偏置音圈112 (见图6)和由音圈驱动的驱动轴130在期望的静止的位置(也就是，不运动、静止、不活动或者处于静止状态)以提供长向外行程137(见图9)和最小向内行程139(见图9)。偏置音圈112和驱动轴130的步骤306可以进一步包括用包括螺旋弹簧98 (见图4)或者泡沫块100 (见图5)偏置装置96 (见图5)保持音圈112和驱动轴130在静止位置。音圈112优选地在磁隙94 (见图5)内被轴向偏置。
[0066]如图15进一步所示，方法300包括步骤308，即:使用附连至驱动轴130 (见图9)的自由端142 (见图9)的测力传感器144 (见图9)测量冲击力。测量冲击力的步骤308优选地包括能够测量大于100磅的冲击力。在方法300中使用的实际的力水平可以由操作者确定并且可以在电动模态测试冲击器组件20的工作极限和由被测试的结构197和方法装置允许的极限内的任何地方。
[0067]方法300可以进一步包括在大约10赫兹(Hz)到高于10千赫兹(kHz)的范围的频率激励被测试的结构197。方法300可以进一步包括用大约0.1安培到大约10安培范围的电流给音圈112供电。[0068]示例
[0069]各种电动模态冲击测试使用本文中公开的冲击器组件20 (见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的实施例进行。测试结果在图10-14中展示。进行的测试在下面描述。
[0070]示例 I
[0071]冲击器组件20 (见图2A)被建立以冲击三(3)英尺厚并且螺栓固定到其表面的具有二(2)英寸厚的钢筋的刚性、钢筋增强的混凝土壁。钢筋的表面被冲击。半正弦脉冲被使用以驱动冲击器组件20，并且脉冲的幅值是改变的，冲击器组件20上的尖端与壁表面的初始距离是改变的，并且制成尖端的材料的硬度是改变的。使用的音频放大器是小型70瓦的音频放大器。
[0072]图10是使用小型70瓦特功率音频放大器对于钢冲击尖端202、塑料冲击尖端204和橡胶冲击尖端206的最大力测量的牛顿(N)力(I磅等于4.448牛顿)随毫秒(ms)时间变化的曲线图。对于钢冲击尖端202测量的最大力测量值是450磅(冲击时间是0.3ms),对于塑料冲击尖204是300膀(冲击时间是0.4ms )并且对于橡I父冲击尖纟而是20膀(冲击时间是1.2ms)。根据冲击尖端的不同硬度，脉冲长度的接近4.1差异被看出。如所看到的，对于被冲击结构的给定的刚度(在这个示例中，最大刚度)，脉冲长度主要是冲击尖端硬度的函数。额外的测试将示出正在被冲击的结构的刚度如何影响脉冲长度和最大可达到幅值。
[0073]示例 2
[0074]冲击器组件20 (见图2A)被建立以冲击三(3)英尺厚并且具有螺栓固定到其表面上的二(2)英寸厚度的钢筋的刚性、钢筋加强的混凝土壁。钢筋的表面被冲击。半正弦脉冲被使用以驱动冲击器组件20，并且脉冲的幅值是改变的，冲击器组件20上的尖端与壁表面的初始距离是改变的并且制成尖端的材料的硬度是改变的。所用的音频放大器是小型70瓦特的音频放大器。
[0075]图11是使用小型70瓦特的音频放大器对于钢筋冲击尖端212、塑料冲击尖端214和橡胶冲击尖端216的最小力测量值以牛顿(N)的力(I磅等于4.448牛顿)随毫秒(ms)的时间变化的曲线图310。对于钢筋冲击端头212测量的最小力测量值是32磅(冲击时间是3ms),对于塑料冲击尖纟而214是22膀(冲击时间是0.5ms)并且对于橡I父尖纟而是12膀(冲击时间是3.5ms)。根据冲击尖端的硬度，接近10.1的脉冲长度差距被看出。
[0076]示例 3
[0077]冲击器组件20 (见图2A)被建立以冲击三(3)英尺厚并且具有螺栓固定到其表面的两(2)英寸厚的钢筋的刚性、钢筋加强的壁。钢筋的表面被冲击。半正弦脉冲被使用以驱动冲击器组件20，并且脉冲的幅值是变化的，冲击器组件20上的尖端与壁表面的初始距离是改变的，并且制成尖端的材料的硬度是改变的。音频放大器是中等150瓦特的音频放大器。
[0078]图12是使用中等音频放大器对于钢筋冲击尖端222的最大力测量值以牛顿(N)(I磅等于4.448牛顿)的力随毫秒(ms)的时间变化的曲线图220。对于钢冲击尖端222的最大力测量值是550磅(冲击时间是0.3ms)。
[0079]示例 4[0080]冲击器组件20 (见图2A)被建立以冲击三(3)英尺厚并且具有螺栓固定到其表面上的两(2)英寸的钢筋的钢筋加强混凝土壁。半正弦脉冲被使用以驱动冲击器组件20，并且脉冲的幅值是变化的，冲击器组件20上的尖端与壁表面的初始距离是变化的，并且制成尖端的材料硬度是变化的。音频放大器是大型600瓦特音频放大器。
[0081]图13是使用大型音频放大器的对于钢冲击尖端226的最大力测量值的以牛顿(N)(I磅等于4.448牛顿)的力随毫秒(ms)的时间变化曲线图224。对于钢冲击尖端226的最大力测量值是600磅(冲击时间是0.3ms)。高很多的力的水平可以获得，但是在某些条件下将导致双重冲击,这是在实际测试中要避免的。
[0082]示例5
[0083]冲击器组件20 (见图2A)被建立以冲击典型的航空航天结构，其自由-自由地被悬挂在弹簧上，以提供已知的边界条件。如本文中所使用的，“自由-自由”指的是支撑方法，其允许支撑的结构在平移(第一个“自由”)和转动(第二个“自由”)二者以三(3 )个自由度自由移动，并且可以用于指示支撑的结构不是“固定的” “夹紧的”或者“压住的”以这样一种方式约束其运动，并且这些词语可以用于指明结构的“边界条件”。半正弦脉冲可以用于驱动冲击器组件20。脉冲的幅值是变化的以确保被测试的结构的合适响应被看到，并且冲击器组件20上的尖端与被测试的结构表面的初始距离是改变的以保证结构不摇摆返回到冲击器组件20并且不收到双重冲击。制成尖端的材料被选择以保证所关注的整个频率范围被激励并且最大的可用力被获得。被使用的音频放大器是小型70瓦特的音频放大器。
[0084]图14是对于手动锤冲击的测量值和使用冲击器组件20 (见图2A)自动冲击被测试的结构由于以logmag (g/lb (g’s/磅))的“标准化”(即，除以力的响应)力冲击随赫兹(Hz (每秒的循环))的频率变化的测量值的曲线图230。从手动锤冲击234收集的数据质量被与从使用本文中公开的冲击器组件20 (见图2A)冲击232收集的数据质量比较。来自手动锤冲击测试的额外的数据峰值由于在测量期间冲击的不连续引起的非线性的指示。锤的操作者尽可能连续地冲击测试结构，但是仍然以破坏的数据告终。
[0085]冲击器组件20 (见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的公开的实施例，与现有的模态测试系统和方法相比，可以改进数据质量、可以通过最小化冲击之间的时间(当手动操作被用于试图控制垂直时是需要的)降低测试时间并且可以消除双重冲击，所述双重冲击从数据立场是不可接受的并且用锤子是几乎不可避免的。此外，冲击器组件20(见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的冲击器组件的公开的实施例与用于脉冲形状和幅值控制的方法结合，与冲击器组件20 —起，其在尺寸和支撑上是小且紧凑的并且是可调整的以配合要被测试或者正在测试的结构197。而且，冲击器组件20 (见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的公开的实施例提供可以设计为低占空比冲击器的冲击器组件20，所以其使用非常小的音圈绕组120(见图6)，其将否则被期望的水平的连续电流破坏。
[0086]此外，冲击器组件20 (见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的公开的实施例提供一种冲击器组件20，其中驱动轴130 (见图2A)可以与电枢支撑126 (见图2A)整体机加工，因此省略部件并且提供结构整体性,并且提供一种冲击器组件20，其中驱动轴130 (见图2A)可以优选地在支撑元件174 (见图8A-8B)内支撑，所述支撑元件包括例如以衬套175a形式的第一支撑元件174a和例如以衬套175b形式的第二支撑元件174b，因此允许音圈112 (见图2A)和驱动轴130 (见图2A)的长的投掷或者长向外行程137 (见图9)，其可以协助防止多重冲击(例如，没有轴向运动的弯曲约束)。
[0087]进一步地，冲击器组件20 (见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的冲击器组件的公开的实施例提供一种使用永磁体70例如钕硼铁磁铁的冲击器组件20 (见图2A)，其可以被用于提供磁隙94 (见图5)内的非常高的磁通密度同时保持紧凑的设计(总封装尺寸是接近4英寸直径和6英寸长)，并且提供允许冲击器组件20直接被支撑在小型铰接安装装置180 (见图1A)上的设计，所述铰接安装装置可以提供冲击器组件20相对于要被试验或者正在被试验的结构197 (见图9)的定位和朝向的完全自由度。而且，冲击器组件20 (见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的公开的实施例提供能产生大于600磅的力并且能激励结构进入千赫兹(kHz)频率范围的冲击器组件20 (见图2A)，例如，在大约10赫兹(Hz)到大于10千赫兹(kHz)的范围激励被试验的结构。冲击器组件20、系统10和方法300可以用于施加相对轻微的力冲击155 (见图9)至被试验结构197的离散位置以便检测结构197在其整个表面上的响应。结构197振动模态可以被测量。
[0088]此外，冲击器组件20 (见图2A)、系统10 (见图9)和方法300 (见图15)的公开的实施例，与现有的模态测试系统和方法相比，可以具有增加的对于冲击方向的可控性、可以具有增加的可调整性、可以具有通过冲击信号线联接外部驱动信号至冲击器组件20内的能力、并且通过不使用要被试验的或者正在被试验的结构与冲击器组件20之间的接触点(例如，避免放置冲击装置例如螺线管到要被测试或者正在测试的结构上)可以避免或者消除测试数据的不准确性。本文公开的冲击器20除了在实际的冲击期间冲击尖端154的接触，其在电动模态测试期间不附连至或者接触正在试验的结构197。
[0089]自动电动模态测试系统(10)还可以被配置具有音频放大器(14)和通过多个冲击信号线(18)联接至音频放大器(14)的冲击器组件(20)。在这种布置中，冲击器组件(20)包括具有第一外壳部分(24a)和第二外壳部分(24b)的外壳。第二外壳部分(24b)具有磁轭外壳(50 )和安放在磁轭外壳(50 )内的磁组件(61)。磁组件(61)包括联接在磁轭基座底板(62)与磁轭中心极(78)之间并且被磁轭外壳(50)围绕的永磁体(70)。偏置装置(96)被设置在磁轭外壳(50)内，并且音圈(112)被设置在外壳(22)内磁轭外壳(50)的磁隙内，音圈(112)由音频放大器(114)驱动。驱动轴(130)也被包含并且由两个或者更多支撑元件(174 )支撑，其中驱动轴(130 )整体地被机加工到音圈(112 )的电枢支撑(126 )上，并且驱动轴(130)由音圈(112)驱动。测力传感器(144)被附连至驱动轴(130)的自由端(142)并且冲击尖端(154)被附连至测力传感器(144)。一种铰接安装装置(180)也被包括，冲击器组件(20)被安装在其上面。进一步，计算机装置(195)也被包括以检查并分析用系统(10)测量的电动模态冲击测试测量值(198)。
[0090]系统(10)进一步被改装，其中具有一个或者更多应变计(166)的整体的测力装置(162)被包括，并且一个或者更多应变计线(168)被附连至代替测力传感器(144)使用的驱动轴(130)。冲击尖端(154)同样被直接附连至驱动轴(130)的自由端(142)。
[0091]本公开的许多修改或者其他的实施例将被本领域技术人员想到，本公开属于这些，其具有前面的说明书和相关联的附图呈现的教义的优点。本文中公开的实施例旨在说明并且不打算限制或者详尽。尽管特定的词语在本文中被使用，他们只是以通用的和描述性的意义使用的并且不是为了限制的目的。
【权利要求】
1.一种电动模态测试冲击器系统(10),所述系统包括: 控制器装置(12)； 联接至所述控制器装置(12)的冲击器组件(20)，所述冲击器组件(20)包括: 外壳(22)； 设置在所述外壳(22)内的永磁体(70)； 设置在所述外壳内在磁轭外壳(50)的磁隙(94)内的音圈(112),所述音圈(112)由所述控制器装置(12)驱动； 由两个或者更多支撑元件(174)支撑的驱动轴(130)，所述驱动轴(130)被附连至所述音圈(112)并且由所述音圈(112)驱动； 附连至所述驱动轴(130)的自由端(142)的测力传感器(144)； 和 设置在所述磁轭外壳(50)内的偏置装置(96)。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述控制器装置(12)包括音频放大器(14)。
3.根据权利要求1所述的系统(10),其中所述外壳包括第一外壳部分(24a)和第二外壳部分(24b)，所述第一外壳部分(24a)包括盖部分(28)和基座部分(32)，并且第二外壳部分(24b)包括所述磁轭外壳(50)。
4.根据权利要求1所述 的系统(10)，其中所述永磁体(70)联接在磁轭基板(62)与磁轭中心极(78)之间并且由磁轭外部极(86)围绕，其中所述永磁体(70)、所述磁轭基板(62)、所述磁轭中心极(72)和所述磁轭外部极(86)包括安放在所述磁轭外壳(50)内的磁组件(61)。
5.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述音圈(112)包括围绕电枢支撑(126)的外部(118)缠绕的绕组(120)，所述绕组(120)包括30号或更大规格的线(112)。
6.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述音圈(112)具有与所述驱动轴(130)被整体机加工的电枢支撑(126)。
7.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述支撑元件(174)包括衬套(175a、175b)，其每个具有与所述驱动轴(130)的外径相对应的开口(176a、176b)。
8.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述测力传感器(144)被附连至冲击尖端(154)。
9.根据权利要求1所述的系统(10)，其中包括一个或者更多应变计(166)和一条或者更多应变计线(168)的整体测力装置(162)附连至所述驱动轴(130)并且代替所述测力传感器(144)使用，并且冲击尖端(154)直接附连至所述驱动轴(130)的所述自由端(142)。
10.根据权利要求1所述的系统(10)，其中所述偏置装置(96)包括两个螺旋弹簧(98a,98b)或者两个泡沫块(100、178)。
11.根据权利要求1所述的系统(10)，所述系统进一步包括连接器(16)，所述连接器包括多条冲击信号线(18)，所述连接器(16)被附连在所述控制器装置(12)与所述冲击器组件(20)之间。
12.根据权利要求1所述的系统(10)，所述系统进一步包括铰接安装装置(180)，所述冲击器组件(20)安装在所述铰接安装装置上。
13.根据权利要求1所述的系统(10)，所述系统进一步包括计算机装置(195)和/或处理器单元以检查并分析用所述系统(10)测量的电动模态冲击测试测量值(198)。
14.一种执行电动模态冲击测试的方法(300)，所述方法(300)包括以下步骤: 在被测试动态模态响应的结构(197)上施加持续时间大约I毫秒到大约10毫秒的短持续时间力冲击(155)； 使得音圈(112)在磁隙(94)内居中； 偏置所述音圈(112)和由所述音圈(112)驱动的驱动轴(130)在静态位置以提供长的向外行程(137)和最小向内行程(139);和 使用附连至所述驱动轴(130)的自由端(142)的测力传感器(144)测量冲击力(199)。
15.根据权利要求14所述的方法(300)，其中偏置所述音圈(112)和所述驱动轴(130)进一步包括用包括螺旋弹簧(178a、178b)或者泡沫块(100、178)的偏置装置保持所述音圈(112)和所述驱动轴(130)在所述静止位置； 其中所述测量步骤包括测量大于100磅的冲击力(199)； 进一步包括在大约10赫兹(Hz)到大于10千赫兹(kHz)范围的频率激励被测试的结构(197);并且用大约0·.1安培到大约10安培范围内的电流给所述音圈(112)供电。
【文档编号】G01M7/02GK103852233SQ201310632645
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】D·E·鲍沃斯, J·C·可斯科拉 申请人:波音公司
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