最先进的激发方法
如果想要测试一个本身不振动的物体的振动行为，就必须对其施加外部激励。 在模态测试中，电磁振动台和模态冲击锤都是常见的宽带激励工具，多年来已被广泛应用。若使用Polytec 扫描激光振动计进行测量（该仪器按顺序测量各点），则必须针对每个扫描点重复进行冲击锤冲击。因此，近年来，由NV-Tech设计的SAM 等自动化模态冲击锤已逐渐流行起来。
这两种现有的激励方法各有优缺点。电动振动台能够更快地完成多点测量，并获得可重复的测试结果。但配备力传感器的振动台可能会对被测结构产生不可忽视的影响。此外，在实际操作中，振动台的安装、对准以及保持对准状态十分繁琐，特别是在通过软橡胶绳或软泡沫支撑试样以模拟自由-自由条件的测试装置中。
另一方面，（自动）冲击锤在理想情况下不会影响试件固有的动态特性，因此对于相对轻质且阻尼较小的结构而言，它是一个不错的选择。由于每次冲击后的衰减时间，测量过程会耗费相当长的时间；对于悬挂在软橡胶绳上的轻质试样，这可能会导致整个试样发生显著的摆动。
发挥各自优势
最近，出现了一种第三种激励方法，旨在解决上述方法的不足：Qsources 推出的集成力传感器惯性振动台。这些振动台具有一些有趣的特点，例如自对准式内部悬挂系统、质量极轻以及操作和对准简便。由于固定在结构上，其位置保持不变，因此避免了使用自动冲击锤时所需的等待时间。 其缺点在于，它们仅在高于特定截止频率时才能发挥良好性能，且对结构的载荷作用方式与带线加速度计类似。在本文中，我们测试了 Qlws 惯性振动台，并将其与传统振动台及自动模态锤进行了对比。
Qlws轻型惯性振动台的使用
Qlws 本身由两个小部件（加上一个放大器）组成：
- 一个所谓的 “力杯”，内部装有音圈。它被粘贴在被测物体上。
- 振动器主体，内含惯性质量和力传感器。只需将其手动推到力杯上方即可。
两者之间涂有一层薄薄的润滑脂，用于动态解耦，从而在 200 Hz 以上的频率范围内，动态有效质量小于 2 g。
安装 Qlws 非常简单：用酒精清洁样品，用瞬干胶粘贴力杯，涂抹一层薄薄的润滑脂，将振动体滑动到力杯上，并将电缆连接到放大器盒和配备 IEPE 电源的数据采集系统上。
由于该设备在任何倾斜角度下均可自动对准，因此无需进行探针对准。
安装 Qlws 非常简单：用酒精清洁样品，用瞬干胶将力杯粘牢，涂上一层薄薄的润滑脂，将振动器主体滑动套在力杯上，然后将电缆连接到放大器盒以及配备 IEPE 电源的数据采集系统上。
无需对准测力针，因为该设备在任何倾斜角度下均可自动对准。
对比测试
本实验在厚度为1.5毫米、由弹性带悬挂的铝板上进行了对比测试。该铝板分别由经典模态振动台、自动冲击锤“SAM 1”以及Qsources Qlws进行激励。为测量振动行为，使用了Polytec 非接触式PSV激光扫描振动计，该设备不会对被测对象产生影响。
下图展示了电动力振动台（LDS振动台）、自动冲击锤（NV-TechSAM ）以及惯性振动台（Qsources Qlws）：
很快就可以发现，LDS振动台对轻质测试对象的影响过大：共振频率发生偏移，力谱出现一些剧烈的下降，导致响应与激励之间的传递函数信噪比变差。因此，传统的模态振动台不适用于该测试方案，仅应将其用于更重的样品，以充分发挥其优势。
NV-TechSAM自动冲击锤在被试件的质量加载方面堪称标杆，因为没有任何部件永久固定在结构上。因此，对于阻尼极小的被试件而言，它是首选的激励源。其频率范围也延伸至较低值。 然而，对于极轻的悬挂式测试样品，该设备仍存在一个缺点：会导致悬挂样品发生摆动。这种情况若配合扫描式振动计使用，会导致测量中出现不必要的噪声。虽然通过在振动计中采用最新的Polytec QTec ® 技术可在一定程度上缓解这一影响，但宏观摆动仍会使信噪比有所降低。 这种摆动还会延长测试时间，因为用户必须等待才能进行下一次自动冲击。如果能够避免摆动（例如，如果将试样放置在柔软的泡沫垫上可行），那么对于阻尼较小的物体以及宽频范围的测试而言，锤击法仍然是一个非常好的选择。
由于 Qsources Qlws的动态质量较小，其对试样固有行为的影响非常有限。若放置得当，振动台与被测物体固有频率耦合的影响非常小，在2 kHz以下的频率范围内（涵盖前15至20个共振频率），其影响可与悬挂被测物体所产生的效果相当。 各激励序列之间无需等待时间，因此可显著加快测试速度。测试中出现的唯一缺点是低频限制在250 Hz以下。这并不意味着振动台在更低的频率下无法工作，而是由于有效动态质量较高，在较低频率下它对试样固有行为的影响会略微增大。
图3展示了该测试设置下SAM 锤（左）和Qlws（右）的典型结果。
主要结果如下：
- 在 200 至 2,000 Hz 之间，共振频率和相应的挠曲形状几乎完全相同。
- 在 200 Hz 以下，惯性振动器仅产生轻微影响；在 2 kHz 以上也是如此。
- 从图示的挠曲形状中可以清楚地看到，由于锤击造成的摇摆，噪声有所增加。
- 使用自动锤进行测量的扫描时间约为 2.5 小时，而使用 Qlws 则仅需 0.5 小时。
- 此外，即使是配备刺针和力传感器的微型传统电动力振动器，也不适合此类试样。
简历
总而言之，Qsources Qlws振动台是自动模态锤的一种非常有趣的替代方案，因为它不会引起被测物体的摆动——这种摆动会降低未采用Polytec QTec ® 技术的单通道振动计的信噪比。
由于这种额外噪声可通过多通道QTec® 扫描式振动计进行补偿，因此惯性振动台和自动模态锤这两种技术所产生的测试数据质量相当。其局限性可能在于Qlws的最低频率限制，以及对于极轻或阻尼极低的试样而言，Qlws会增加附加质量。
Qlws的设置非常便捷，其简便程度可与自动冲击锤媲美，具有出色的重复性，且速度远快于冲击锤，操作也比配备刺针的传统振动台更为简便。由于Qlws在每次冲击之间无需等待，因此对于悬挂式试样，测量时间可大幅缩短。
