结构振动 - 加速度带阻滤波测试

结构振动 - 加速度带阻滤波测试是一种用于评估结构在振动环境中对特定频率范围内加速度信号抑制能力的实验，其核心是验证结构或附加的滤波装置能否有效阻挡某一频段的振动加速度传递，从而减少该频段振动对结构性能或设备运行的影响，在工程减震、精密设备防护等领域具有重要应用。

实验准备

首先需要明确测试目标，即确定需要抑制的特定频率范围（带阻频段），这通常根据结构的工作环境、共振频率或敏感设备的抗振要求来设定，比如某些精密仪器可能对 100-500Hz 的振动敏感，测试就需重点关注该频段。

待测试的结构样品需按实际工况制备，若测试的是附加滤波装置（如阻尼器、振动隔离器等）与结构的组合效果，需确保装置安装牢固，连接方式与实际应用一致。

同时，准备加速度传感器（如压电式、电容式），其灵敏度和频率响应范围需覆盖测试频段，通常会在结构的振动输入端（激励点）和输出端（需保护的位置）分别安装传感器，以对比加速度信号的传递情况。

实验环境应尽量减少外界干扰，比如避免周围环境振动、电磁噪声等对传感器信号的影响。测试仪器还包括振动激励设备（如电磁振动台、激振器）和数据采集系统，激励设备需能产生稳定的正弦或随机振动信号，数据采集系统则用于同步记录输入和输出端的加速度时域信号。

实验过程

实验可分为正弦扫频测试和随机振动测试两种常见方式。

正弦扫频测试时，通过振动激励设备对结构施加从低频到高频的连续正弦振动，扫频范围需覆盖目标带阻频段及前后的参考频段（如带阻频段为 100-500Hz，扫频可从 50Hz 到 1000Hz），扫频速率根据需求设定（如 1oct/min，即每分钟倍频程）。

激励过程中，保持输入加速度幅值稳定，通过传感器实时采集输入和输出端的加速度信号，重点观察带阻频段内输出加速度的衰减情况。

随机振动测试则是施加包含多个频率成分的随机振动信号，其功率谱密度在测试频段内均匀分布。此时，通过分析输入和输出端的功率谱密度曲线，判断带阻频段内输出功率谱密度的降低程度，以此评估滤波效果。

测试过程中，需确保结构在振动时不发生非预期的变形或松动，传感器与结构的连接需紧密（如使用螺栓或专用胶粘剂），避免因安装问题导致信号失真。

结果分析

实验结束后，对采集的信号进行处理。对于正弦扫频数据，可绘制 “输出加速度 / 输入加速度” 随频率变化的曲线（即传递率曲线），带阻频段内传递率越低，说明滤波效果越好 —— 若传递率小于 1，表明该频段加速度被抑制；若远小于 1（如 0.1 以下），则说明带阻性能优异。

对于随机振动数据，通过对比输入和输出的功率谱密度曲线，计算带阻频段内的能量衰减量，能量衰减越多，滤波效果越显著。

此外，还需观察结构在振动过程中的稳定性：若带阻频段外的传递率保持正常（如低频段传递率接近 1，表明低频振动未被过度抑制），且结构无异常噪声或损伤，则说明滤波装置在实现带阻功能的同时，未对其他频段的正常振动传递或结构本身造成负面影响。

为保证结果可靠，同一测试条件下需重复 3 次以上实验，排除偶然因素干扰。若测试结果显示带阻频段抑制效果不足，可调整滤波装置的参数（如阻尼系数、刚度）或结构设计，再次测试以优化性能。