下文以齿轮为例，对比了各种力激励形式，以确定机械系统的传递导纳。其目的是分析和评估技术结构（例如电动汽车的传动系统）在较高频率范围内的声学特性。实验表明，采用宽带压电力激励时，所获得的测量结果一致性显著提高，特别是在高频范围内。
最新技术
随着车辆中电动驱动系统的应用日益广泛，对整个传动系统声学特性的要求也随之提高。传统的内燃机产生的噪声水平相对较高，能够掩盖某些干扰性噪声，例如“变速箱嗡鸣声”。内燃机的这种“听觉掩蔽”效应并不适用于电动驱动系统，因此高频范围内的噪声成分便凸显出来。因此，当前的研究与开发工作主要致力于降低这些声学特性。
在弗劳恩霍夫IWU研究所，传动系统各部件的传递响应通过“网络模型”[1]进行描述。该方法的基础之一是通过频率依赖型传递函数来描述单个部件（例如齿轮）。具体实现方式是对部件施加谐波力激励，并利用3D激光扫描振动测量技术测量结构响应。
在目标频率范围（最高达20 kHz）内进行力激励对现有激励技术构成挑战，尤其对于大型结构而言。电动力振动台或脉冲锤是当前最先进的技术。通常，施加的力不足以获得一致的测量结果（绝对值和相位），特别是在较高频率（> 5 kHz）下。 本文描述了一种利用压电模态激励器（dm 2）进行宽带力激励的方法，并将其与传统激励器（Brüel&Kjær 4810）进行了对比。
测量装置
在自由-自由边界条件下对这两台振动台进行了对比试验，其中激励器和被试件分别通过弹簧和弹性解耦元件悬挂在试验架上。振动台与被试件之间的刚性耦合通过一个称重传感器（Brüel&Kjær，型号8203）实现。图1展示了采用压电振动台dm 2的上述试验装置。
系统响应数据通过Polytec 的PSV-3D扫描振动计采集。采用周期性啁啾信号作为激励信号，指定的激励和评估频率范围为3.5至16 kHz（带宽20 kHz，12800条FFT线）。
结果
图2展示了与施力点径向相对的各个测量点的传递导纳对比（参见图1）。自然频率（标为红色）是在先前的实验模态分析中，利用自动脉冲锤测定的。此外，图2下方的图表中还显示了相应的相干性曲线。
显然，使用上述 B&K 4810 振动台，在 7 kHz 以上频率范围内施加到系统上的能量不足以获得令人满意的信噪比，这从相应的相干性以及 7 kHz 以上频率范围内传递导纳曲线中清晰可辨的噪声水平即可看出。 在使用 dm 2 时，显然该设备适用于在较高频率范围内采集系统响应。由于能量输入显著更高，因此能够清晰地采集传递函数，这一点也可通过图 3 所示的相位频率响应比较得到印证。
摘要
本文对多种力激励器进行了比较，旨在测量齿轮的传递导纳。研究目的是在较高频率范围内寻找一种合适的激励方法，以便能够基于计量学上获得的传递函数来描述技术结构的声学特性等。研究表明，采用宽带压电力激励可以获得一致性显著更高的测量结果，特别是在高频范围内。
后续工作将包括对力激励器连接方式的研究，以及将频率范围扩展至较低频率。此外，未来工作还将侧重于在较高频率范围内获取旋转自由度。
参考文献
[1] Bräunig, J. 等：齿轮系统轮体振动声学结构分析的方法。
载于：《ant journal》，Antriebstechnik 53 (2 2014)，第 3-9 页。
