Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
BS 06897——机械导纳实验测定标准系列（ISO 7626）
Experimental Determination of Mechanical Mobility — ISO 7626-2:1990 and ISO 7626-5:1994
📊 BS 6897 是英国标准协会（BSI）为机械导纳（Mechanical Mobility）实验测定制定的标准系列，等同采用 ISO 7626《振动与冲击——机械导纳的实验测定》，由通用机械工程标准政策委员会制定，技术委员会 GME/21 负责起草。Part 2 于 1990 年 11 月生效，等同采用 ISO 7626-2:1990《使用附接振动激励器的单点平移激励测量》；Part 5 于 1995 年发布，等同采用 ISO 7626-5:1994（冲击激励法）。机械导纳是结构动力学与模态分析的基础，定义为结构上某点的速度响应与另一点激励力之比（及其逆运算机械阻抗），广泛用于机械结构、航空器、车辆与建筑结构的振动特性测量与故障诊断。
💡 机械导纳（mobility）是速度/力；其倒数机械阻抗（mechanical impedance）是力/速度。通过频响测量可获得结构的固有频率、阻尼与振型，是模态分析（modal analysis）的核心数据来源。
一、系列概述与适用范围 📌
本系列规定了在实验条件下测定结构机械导纳的方法。Part 2 适用于单点平移激励（single-point translation excitation），采用与结构附接的振动激励器（attached vibration exciter），通过激振器施加已知力并测量结构响应。这种方法适合需要精确控制激励力、能在较宽频带内获得高动态范围的场合，但需注意激励器与结构的相互作用（图 3 激励器反作用力、图 4 激励杆连接方式）。Part 5 采用冲击激励（impact excitation），用冲击锤（impulse hammer）敲击结构并测量力与响应，适合快速、宽频带、无需附接设备的现场测试，但激励能量与信噪比有限。
二、系列构成与测试体系 🔧
| 分部 | 对应 ISO | 生效 | 状态 | 激励方式 |
|---|---|---|---|---|
| BS 6897-2:1990 | ISO 7626-2:1990 | 1990-11 | 现行 | 附接振动激励器单点平移激励 |
| BS 6897-5:1995 | ISO 7626-5:1994 | 1995 | 现行（扫描版） | 冲击锤冲击激励（冲击法） |
📄 本系列中 BS 6897-5 为扫描版本，依据公开领域知识撰写。其内容对应 ISO 7626-5:1994，采用冲击锤对结构施加宽带脉冲激励，测量力谱与响应谱以确定频响函数，相关叙述基于该领域公开知识概括。
Part 2 的系统结构包括：第 4 章测量系统的总体配置（图 1 导纳测量系统框图）；第 5 章被试结构的支承；第 6 章激励（激振器频率适用范围、激励反作用力、激励杆连接方式）；第 7 章激励力与运动响应的测量；第 8 章传感器信号的处理；第 9 章激励的控制；第 10 章有效数据的检验；第 11 章模态参数识别。附录 A（规范性）给出测量结果有效性检验，附录 B（规范性）给出激励频率增量与时长的要求，附录 C（资料性）给出模态参数识别，附录 D 为参考书目。
三、关键技术要求：激励、测量与数据有效性 🔍
- 激励系统：激振器应能在所需频带内提供稳定、可控的激励；激励杆连接方式（图 4a—4d）直接影响力传递与附加质量/刚度，应采用最佳连接方法。
- 支承条件：被试结构应支承在接近自由-自由状态（弹性悬挂或软支承）或按实际边界条件固定，避免支承自身频率污染低频测量。
- 力与响应测量：力传感器与加速度计应校准、合理安装（避免附加质量效应）；测点布置应能反映所关心的振型。
- 信号处理：对时域信号进行抗混叠滤波、加窗与平均；采用变幅激励（variable-amplitude）可提高动态范围（图 5）。
- 数据有效性：附录 A 通过相干函数（图 A.1）与谱平均次数（图 A.2，为达到 90% 置信度且随机误差不超过给定值所需的平均次数）检验数据有效性。
🚨 激励杆的连接方式对高频测量影响显著：刚性硬连会引入附加刚度和反作用力，导致频响畸变。必须采用图 4b 所示的最佳方法（或在允许条件下采用折中方法 A/B），并保持激励杆沿受力方向对准。
四、工程实践应用 🛠️
- 🔍 模态分析：用导纳测量获取频响函数矩阵，进而拟合模态参数（固有频率、阻尼比、振型），用于结构验证、模型修正与动力学仿真。
- 🔧 振动诊断：对比结构在运行与故障状态下的频响特性，识别共振、刚度退化与连接松动。
- 📊 减振设计：利用导纳/阻抗数据评估隔振器、阻尼层与动力吸振器的匹配效果。
- 📋 冲击法适用性：对大型、现场安装、难以附接激振器的结构，优先采用 Part 5 冲击法；对需要高精度与高动态范围的实验室测试，优先采用 Part 2 激励器法。
五、常见问题解答 ❓
❓ 问：机械导纳与机械阻抗有何区别？
答：机械导纳是速度响应与激励力之比（mobility），机械阻抗是激励力与速度响应之比（impedance），两者互为倒数。习惯上”导纳测量”常指测量频响函数，而”阻抗”在隔振与结构-流体耦合分析中更常用。
答：机械导纳是速度响应与激励力之比（mobility），机械阻抗是激励力与速度响应之比（impedance），两者互为倒数。习惯上”导纳测量”常指测量频响函数，而”阻抗”在隔振与结构-流体耦合分析中更常用。
❓ 问：为什么激励杆的连接方式如此重要？
答：激励杆既传递力又传递附加刚度与质量。刚性硬连会引入反作用力与高频谐振，造成测量误差；图 4 给出了正确、最佳及两种折中方法，应按被测频带与精度要求选择。
答：激励杆既传递力又传递附加刚度与质量。刚性硬连会引入反作用力与高频谐振，造成测量误差；图 4 给出了正确、最佳及两种折中方法，应按被测频带与精度要求选择。
❓ 问：如何判断测量数据是否有效？
答：附录 A 要求检查相干函数（接近 1 表示信噪比高、系统线性好），并按图 A.2 确定满足指定随机误差所需的谱平均次数；对共振峰附近的离散正弦激励，还需按表 1 控制频率步进引起的幅值误差。
答：附录 A 要求检查相干函数（接近 1 表示信噪比高、系统线性好），并按图 A.2 确定满足指定随机误差所需的谱平均次数；对共振峰附近的离散正弦激励，还需按表 1 控制频率步进引起的幅值误差。
❓ 问：激励器法与冲击法如何选择？
答：需要精确控制激励力、高动态范围、宽频带时用激励器法（Part 2）；现场、快速、大结构、无法附接设备时用冲击法（Part 5）。冲击法能量有限，对高阻尼或大质量结构需多次平均并加窗处理。
答：需要精确控制激励力、高动态范围、宽频带时用激励器法（Part 2）；现场、快速、大结构、无法附接设备时用冲击法（Part 5）。冲击法能量有限，对高阻尼或大质量结构需多次平均并加窗处理。
❓ 问：什么是变幅激励？
答：图 5 说明采用变幅激励（随频率调整激励幅值）而非恒幅激励，可在共振与反共振之间获得更均衡的动态范围，避免部分频段幅值过小被噪声淹没。
答：图 5 说明采用变幅激励（随频率调整激励幅值）而非恒幅激励，可在共振与反共振之间获得更均衡的动态范围，避免部分频段幅值过小被噪声淹没。
