很多時(shí)候，人們只關(guān)心固有頻率是多少，而不關(guān)心阻尼與振型這兩個(gè)參數(shù)。這時(shí)因?yàn)楫?dāng)結(jié)構(gòu)受到外界的激勵(lì)時(shí)，人們關(guān)心外界的激勵(lì)頻率離結(jié)構(gòu)固有頻率有多遠(yuǎn)，會(huì)不會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振問題。將某個(gè)輸入-輸出位置的頻響函數(shù)用模態(tài)參數(shù)表示為在這個(gè)方程中包括極點(diǎn)和振型的信息，極點(diǎn)由固有頻率和阻尼組成。對(duì)于不同的位置，模態(tài)振型值是不一樣的，但是極點(diǎn)卻不隨位置的變化而變化。這表明系統(tǒng)極點(diǎn)是全局特性，它們立于特定的輸入-輸出位置。也就是說從一個(gè)輸入-輸出位置就能測量到系統(tǒng)的所有極點(diǎn)信息。因此，固有頻率測量時(shí)，理論上講，只需要一個(gè)測量位置即可測量出所有模態(tài)對(duì)應(yīng)的固有頻率。

我們?cè)趯?duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行固有頻率測試時(shí)，測量方法可以分為以下幾類：


1、測量FRF：如采用傳統(tǒng)的FRF測量方法，錘擊法與激振器法。由于固有頻率是模態(tài)參數(shù)之一，所以，采用測量FRF方法測量固有頻率同樣要求遵循模態(tài)測試的那些要求。如激勵(lì)響應(yīng)位置要求、激勵(lì)力的大小等，但此時(shí)要求激勵(lì)與響應(yīng)同時(shí)避開模態(tài)節(jié)點(diǎn)位置。


2、振動(dòng)臺(tái)測試：可以將待測結(jié)構(gòu)在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行隨機(jī)激勵(lì)或掃頻激勵(lì)，然后分析響應(yīng)信號(hào)獲得結(jié)構(gòu)的固有頻率。


3、僅測量響應(yīng)：當(dāng)結(jié)構(gòu)處于工作狀態(tài)時(shí)，可以僅測量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，然后對(duì)響應(yīng)進(jìn)行頻譜分析。但這時(shí)頻譜圖中的峰值可能有的是結(jié)構(gòu)的固有頻率，也可能有的是強(qiáng)迫響應(yīng)頻率，還有可能是轉(zhuǎn)頻及其諧頻。另外，當(dāng)采用這種方法時(shí)，工作載荷可能不能將所有關(guān)心的固有頻率都激勵(lì)起來，可能僅激勵(lì)起一些固有頻率，甚至連基頻也激勵(lì)不起來的情況也存在。


4、變轉(zhuǎn)速激勵(lì)：對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言，可以采用變轉(zhuǎn)速方法，如升降速測量，然后對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行瀑布圖分析，在瀑布圖中垂直與頻率軸的峰值區(qū)域即是結(jié)構(gòu)的一階固有頻率。


5、非接觸式測量：當(dāng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，哪怕是在結(jié)構(gòu)上布置一個(gè)輕質(zhì)的傳感器也會(huì)導(dǎo)致固有頻率移動(dòng)明顯，這時(shí)宜用非接觸式的傳感器進(jìn)行測量，如電渦流位移傳感器，聲壓傳感器等。我曾經(jīng)采用聲壓傳感器測量過PCB板、軸瓦等輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的固有頻率。


6、其他方法：如果能按測量FRF的方法來測量是好的，但很多時(shí)候，我們都沒有激勵(lì)設(shè)備可用，那么這個(gè)時(shí)候，我們可以采用特殊的激勵(lì)方法，僅測量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，對(duì)響應(yīng)進(jìn)行頻譜分析獲得結(jié)構(gòu)的固有頻率。這些特殊的激勵(lì)方法包括：手撥方法（針對(duì)小型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)）、階躍方法（使結(jié)構(gòu)存在一個(gè)初位移，然后突然釋放）、生活中的各式錘子激勵(lì)等。


我們經(jīng)常需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固有頻率測量，那到底是測量哪一階固有頻率呢？一般情況下，沒有特別說明時(shí)，通常指測量結(jié)構(gòu)的第1階固有頻率，也就是基頻。但大多數(shù)情況下，我們可以得到結(jié)構(gòu)很多階固有頻率，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該將固有頻率按頻率值從小到大的順序依次列出測量到的所有階固有頻率。我個(gè)人認(rèn)為，對(duì)于絕大多數(shù)情況，前幾階（小于等于10階）固有頻率就可滿足測試要求。


對(duì)于FRF曲線，從曲線圖中各峰值所對(duì)應(yīng)的頻率即為各階固有頻率。但對(duì)于頻譜圖而言，可能會(huì)存在噪聲干擾，這時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)頻譜圖中有線狀譜，那么這種情況下，可以認(rèn)為該線狀譜所對(duì)應(yīng)的頻率不是結(jié)構(gòu)的固有頻率，這是因?yàn)榫€狀譜的阻尼為0，這是不可能的，結(jié)構(gòu)總是存在或大或小的阻尼，不可能阻尼為0，因此，這時(shí)，這些線狀譜可以認(rèn)為是干擾或其他類型信號(hào)的頻率。

固有頻率也稱為自然頻率( natural frequency)。物體做自由振動(dòng)時(shí)，其位移隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化，振動(dòng)的頻率與初始條件無關(guān)，而僅與系統(tǒng)的固有特性有關(guān)(如質(zhì)量、形狀、材質(zhì)等)，稱為固有頻率，其對(duì)應(yīng)周期稱為固有周期。物體的頻率與它的硬度、質(zhì)量、外形尺寸有關(guān)，當(dāng)其發(fā)生形變時(shí)，彈力使其恢復(fù)。彈力主要與尺寸和硬度有關(guān)，質(zhì)量影響其加速度。同樣外形時(shí)，硬度高的頻率高，質(zhì)量大的頻率低。 一個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量分布，內(nèi)部的彈性以及其他的力學(xué)性質(zhì)決定。

影響因素
從上面的公式我們可以看出，結(jié)構(gòu)的固有頻率只受剛度分布和質(zhì)量分布的影響，而阻尼對(duì)固有頻率的影響非常有限。而在百度百科中說固有頻率受形狀、材質(zhì)的影響，我個(gè)人覺得是不準(zhǔn)確的。材質(zhì)不同，其材料屬性（密度、楊氏模量和泊松比等）不同，影響的終參數(shù)還是質(zhì)量和剛度,而形狀不同,影響也是這兩個(gè)參數(shù)。
因此，影響固有頻率的只有質(zhì)量和剛度，而其他任何因素，終影響的也是這兩個(gè)因數(shù)。如結(jié)構(gòu)的邊界條件不同，固有頻率必然不同，這是因?yàn)檫吔鐥l件會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的剛度分布。
質(zhì)量增大，結(jié)構(gòu)的固有頻率必然降低；剛度增大，結(jié)構(gòu)的固有頻率必然增大。但是剛度繼續(xù)增大，固有頻率不會(huì)無限增大，只會(huì)增大一定距離。剛度增加越快，頻率移動(dòng)越慢。這是因?yàn)?，結(jié)構(gòu)的共振峰對(duì)應(yīng)的是固有頻率，剛度增大后，結(jié)構(gòu)的固有頻率會(huì)向上移動(dòng)靠近反共振峰，在《什么是動(dòng)剛度？》是不是說明過，反共振峰對(duì)應(yīng)的剛度是無限大的。因此，剛度無限增大，結(jié)構(gòu)的固有頻率向上移動(dòng)不超過反共振峰對(duì)應(yīng)的頻率，所以剛度增大只能使固有頻率增大一定距離

與共振頻率的區(qū)別與聯(lián)系
共振是指系統(tǒng)受到外界激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生的響應(yīng)表現(xiàn)為大幅度的振動(dòng)，此時(shí)外界激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率相同或者非常接近。共振是一種現(xiàn)象，共振發(fā)生時(shí)的頻率稱為共振頻率。不管共振發(fā)生與否，結(jié)構(gòu)的固有頻率是不變的，而只有當(dāng)外界的激勵(lì)頻率接近或等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，系統(tǒng)才發(fā)生共振現(xiàn)象。

如果有激振器或振動(dòng)臺(tái)，則可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行步進(jìn)頻率激振或低速掃頻激振以尋找共振頻率，在小阻尼時(shí)共振頻率近似等于固有頻率。 ②振型測定 手持木質(zhì)或鋁質(zhì)探針接觸被測系統(tǒng)各點(diǎn)，由撞擊聲音（或憑手感）測定所有不振動(dòng)點(diǎn)的位置，即節(jié)線位置。
對(duì)水平放置的平板型系統(tǒng)，可在平板上撒上砂粒，振動(dòng)時(shí)砂粒將聚集到節(jié)線上，由節(jié)線分布情況即可大致判斷振型。 ③阻尼測定 可采用衰減振動(dòng)法、共振法和相位法。

葉片的固有頻率測定中錘擊測定和掃頻測定得到的結(jié)果有什么差別
在工程設(shè)計(jì)中，有時(shí)只需知道低階（如一、二階）固有頻率、振型以及阻尼系數(shù)，可用簡易方法測定這些參量： ①固有頻率測定 用敲擊或突然卸載使系統(tǒng)產(chǎn)生自由振動(dòng)，記錄其衰減波形并與儀器中的時(shí)標(biāo)信號(hào)比較，或?qū)⑿盘?hào)發(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率正弦波和衰減波形輸入射線示波器，由示波器顯示的利薩如圖形求得一、二階固有頻率。
如果有激振器或振動(dòng)臺(tái)，則可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行步進(jìn)頻率激振或低速掃頻激振以尋找共振頻率，在小阻尼時(shí)共振頻率近似等于固有頻率。 ②振型測定 手持木質(zhì)或鋁質(zhì)探針接觸被測系統(tǒng)各點(diǎn)，由撞擊聲音（或憑手感）測定所有不振動(dòng)點(diǎn)的位置，即節(jié)線位置。
對(duì)水平放置的平板型系統(tǒng)，可在平板上撒上砂粒，振動(dòng)時(shí)砂粒將聚集到節(jié)線上，由節(jié)線分布情況即可大致判斷振型。 ③阻尼測定 可采用衰減振動(dòng)法、共振法和相位法。
衰減振動(dòng)法是用記錄儀記錄自由振動(dòng)的衰減波形，由相鄰?fù)虻膬纱位驍?shù)次的振幅的衰減率算出阻尼值；共振法是由共振時(shí)振幅和共振區(qū)頻率帶寬算出阻尼值；相位法是由共振區(qū)相位隨頻率變化關(guān)系算出阻尼值。

DFT5004動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng);DFT5004動(dòng)態(tài)信號(hào)采集分析系統(tǒng)是我公司開發(fā)的基于以太網(wǎng)接口數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。 可與帶以太網(wǎng)接口的各種臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本機(jī)、 工控機(jī)，連接構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集測量系統(tǒng)。 該產(chǎn)品采用16位A/D 轉(zhuǎn)換芯片, 具有設(shè)計(jì)講究, 測量精度高, 傳輸速度快,連接方便等優(yōu)點(diǎn)，與DFT6000軟件相連，可組成功能強(qiáng)大的振動(dòng)采集、分析和處理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn), 工業(yè)測量控制等領(lǐng)域。

? 標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)的可靠性；
? 以太網(wǎng)高速接口，即插即用；
? 、低失真、低噪聲；
? 的△∑AD技術(shù)，4通道并行采集，無時(shí)差；
? 16位AD，100KSPS/CH高速并行采樣；
? 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，連續(xù)不間斷海量存儲(chǔ)；
? 輸入方式電壓、IEPE可選；
? 75dB動(dòng)態(tài)范圍（典型值）；

特點(diǎn)
1、采用高速Ethernet接口，充分滿足信號(hào)測試分析的實(shí)時(shí)性和快速性要求，即插即用，使用方便。
2、采樣方式:示波、隨機(jī)采樣、信號(hào)觸發(fā)采樣、連續(xù)記錄、定時(shí)采樣。
3、采樣頻率：連續(xù)采集100KSPS，分檔可選；
4、采樣長度：海量存儲(chǔ)（取決于計(jì)算機(jī)硬盤空間大小）；
5、豐富的軟件支持。