穩(wěn)態(tài)正弦激振是*普遍的激振方法，它是借助激振設(shè)備對被測對象施加一個頻率可控的簡諧激振力。穩(wěn)態(tài)正弦激振頻率改變有兩種方式，即線性掃頻和對數(shù)掃頻，對于被測結(jié)構(gòu)關(guān)心固有頻率范圍不大的情形，采用線性掃頻；對于關(guān)心固有頻率范圍較大的情形，采用對數(shù)掃頻。

掃頻速度的控制：頻率的變化要盡可能慢，以使系統(tǒng)響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在共振區(qū)附近，頻率改變要小，而在非共振區(qū)，頻率改變可以多一些。這對于小阻尼系統(tǒng)尤為重要。

其優(yōu)點是：激振功率大，能量集中、信噪比高，能保證響應(yīng)測試的精度；信號的頻率和幅值易于控制；激勵的能量級不同時，在非線性結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生不同的頻率響應(yīng)函數(shù)，因而能檢測出系統(tǒng)的非線性程度；采用適調(diào)多點激勵時，在模態(tài)實驗中可以直接得到頻域數(shù)據(jù)。

其缺點是：需逐個測量各個頻率點上的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，測試周期長，特別是小阻尼結(jié)構(gòu)，更加明顯；不能通過平均消除系統(tǒng)非線性因素的影響；容易產(chǎn)生泄漏誤差。

瞬態(tài)激振為對被測對象施加一個瞬態(tài)變化的力，是一種寬帶激勵方法。常用的激勵方式有快速正弦掃描激振、脈沖激振、階躍(張弛)激振三種。

1. 快速正弦掃描激振

激振信號由信號發(fā)生器供給，其頻率可調(diào)，激振力為正弦力。但信號發(fā)生器能夠作快速掃描，激振信號頻率在掃描周期T內(nèi)成線性增加，而幅值保持不變。

快速正弦掃描激振力信號的函數(shù)表

該激勵方式能在兩極限頻率之間產(chǎn)生一平直譜，而在極限頻率之外，譜幅為零，即矩形頻譜。幅值頻譜在起始頻率f上與終了頻率f下處有明顯的躍遷，基本上呈矩形，頻譜曲線的平均值上疊加的小波幅與T的算數(shù)平方根的倒數(shù)成正比，這種激勵可以很方便地選定和準(zhǔn)確控制所需的激振頻率范圍。

其優(yōu)點是：可消除泄漏誤差，信噪比好，測試速度快，容易控制激勵的頻率含量等。

其缺點是：為控制猝發(fā)時間，需特殊硬件，不能消除結(jié)構(gòu)非線性因素的影響。

2. 脈沖激振

脈沖激振是用一個裝有傳感器的錘子(又稱脈沖錘)敲擊被測對象，對被測對象施加一個力脈沖，同時測量激勵和被測對象。脈沖的形成及有效頻率取決于脈沖的持續(xù)時間。而持續(xù)時間則取決于錘端的材料，材料越硬，持續(xù)時間越小，則頻率范圍越大。

其優(yōu)點是：脈沖錘激振設(shè)備簡單，價格低廉，使用方便，對工作環(huán)境適應(yīng)性較強，特別適應(yīng)于現(xiàn)場測試;激勵頻率成分與能量可大致控制，試驗周期短，無泄漏。

缺點是：信噪比較差，特別是對大型結(jié)構(gòu)，激勵能量往往不足以激起足夠大的響應(yīng)信號。且在著力點位置、力的大小、方向的控制等方面，需要熟練的技巧，否則會產(chǎn)生很大的隨機誤差。

3. 階躍(張弛)激振

階躍激振是通過突加或突卸力載荷(或位移)實現(xiàn)對系統(tǒng)的瞬態(tài)激勵。如使用一根剛度大、重量輕的繩索拉緊被測結(jié)構(gòu)某一部分，突然釋放繩索中的拉力，就會形成系統(tǒng)的一個階躍激勵。

階躍激勵的特點是能給結(jié)構(gòu)輸入很大的能量，但激勵中高頻成分較少，一般只能激勵出系統(tǒng)的低階主振動。

階躍激振屬于寬帶激振，適用于大型、重型結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析在建筑結(jié)構(gòu)的振動測試中被普遍應(yīng)用。它一般是在其它激勵很難實現(xiàn)時采用，并非一種常用且優(yōu)選的激勵方式。

隨機激振是一種寬帶激振，一般用純隨機、偽隨機或猝發(fā)隨機信號為激勵信號。

1. 純隨機信號

純隨機信號一般由模擬電子噪聲發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)低通濾波成為限帶白噪聲，在給定頻帶內(nèi)具有均勻連續(xù)譜，可以同時激勵該頻帶內(nèi)所有模態(tài)。白噪聲的自相關(guān)函數(shù)是一個單位脈沖函數(shù)，即除τ=0 處以外，自相關(guān)函數(shù)等于零，在τ=0 時，自相關(guān)函數(shù)為無窮大，而其自功率譜密度函數(shù)幅值恒為1。

實際測試中，當(dāng)白噪聲通過功放并控制激振器時，由于功放和激振器的通頻帶是有限的，所以實際的激振力頻譜不能在整個頻率域中保持恒值，但如果在比所關(guān)心的有用頻率范圍寬得多的頻域內(nèi)具有相等的功率密度時，仍可視為白噪聲信號。

純隨機信號優(yōu)點是：可以經(jīng)過多次平均消除噪聲干擾和非線性因素的影響，得到線性估算較好的頻響函數(shù);測試速度快，可做在線識別。

其缺點是：容易產(chǎn)生泄漏，雖然可以加窗控制，但會導(dǎo)致分辨率的降低，特別是小阻尼系統(tǒng)；激振力譜難以控制。

2. 偽隨機信號

將白噪聲在時間T(單位為s)內(nèi)截斷，然后按周期T重復(fù)，即形成偽隨機信號。偽隨機信號自相關(guān)函數(shù)與白噪聲的自相關(guān)函數(shù)相似，但由于它有一個重復(fù)周期T，它的自相關(guān)函數(shù)Rx(t)在τ=0時，T、2T、...以及-T、-2T，... 各點取值為a2，而在其余各點之值均為零。

偽隨機信號激勵方法，既具有純隨機信號的真實性，又因為有一定的周期性，在數(shù)據(jù)處理中避免了統(tǒng)計誤差。

偽隨機信號優(yōu)點是：激勵信號的大小和頻率成分易于控制，測試速度快;如果分析儀的采樣周期等于偽隨機信號周期的整數(shù)倍，就可以消除泄漏誤差。

其缺點是：抗干擾能力差;由于信號的嚴(yán)格重復(fù)性，不能采用多次平均來減少噪聲干擾和測試結(jié)構(gòu)非線性因素的影響。

3. 猝發(fā)隨機信號

猝發(fā)隨機激勵只在測量周期的初始一段時間輸出信號，其占用時間可任意調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同阻尼的結(jié)構(gòu)。與連續(xù)隨機信號作為激勵源不同的是，猝發(fā)隨機激勵時，能保證一個測量窗的響應(yīng)信號完全由同一測量窗的激勵信號引起，輸入與輸出相干性較好。而連續(xù)隨機信號激勵時，下一個測量窗的響應(yīng)信號可能有一部分是由上一個測量窗的激勵信號引起。

猝發(fā)隨機信號具有周期隨機信號的全部優(yōu)點，既具周期性，有具隨機性，同時有具瞬態(tài)性，測試速度較偽隨機要快，是一種優(yōu)良的激勵信號。

其缺點是：為了控制猝發(fā)時間，需增加特殊硬件設(shè)備。

本文根據(jù)百度文庫中的西安交通大學(xué)PPT講義《現(xiàn)代力學(xué)測量技術(shù)：第三部分振動的激勵與激振設(shè)備》的部分內(nèi)容整理而成，講義由sxer636分享，講義原作者不詳，故而未能標(biāo)注，望見諒。