窗函数在模态测试中的应用

所有的窗函数都会使时域信号的开始和结束端归零。用于锤击试验的“力窗”和“指数窗”却是个例外。

力窗是单位增益的窗函数（实质是部分矩形窗），作用于脉冲激励发生的那部分时段。加力窗是为了消除可能来自于力锤激励通道的噪声。通常，设置力窗的宽度约为数据样本窗口的2%～10%，使得力脉冲完全位于这个单位增益窗内，力窗之外的时域样本纪录则被加权置零。需要着重注意的是，力窗从来不能消除测试过程中可能出现的二次连击的影响。使用力窗消除连击所造成的影响，将严重扭曲输入力谱。

指数窗通常用于在采样时间长度内信号没有完全衰减到零的响应信号。指数窗的应用强制响应信号更好地满足FFT变换的周期性要求。通常，对于小阻尼结构，锤击激起的结构响应在采样时间长度的末端不会完全衰减到零。这种情况下，变换后的数据将遭受泄漏影响。为了将泄漏减少到最低程度，需要对测量的响应数据施加指数窗，如图3-45所示。

对于锤击法测试，应尽量实现无泄漏的测量，即响应不需要加指数窗，因为加窗之后，相对而言，阻尼会是过估计，使得估计出来的阻尼大于实际的阻尼。因此，可以通过增加采样时间，使响应有足够的时间衰减，以避免加窗。(www.xing528.com)

图3-45 锤击响应加指数窗

对于激振器测试最常用矩形窗和汉宁窗。需要明白的是所有窗函数都会使数据失真。需要记住的是窗函数总是会使测到的峰值发生失真，并且总会给出这样的假象：测量得到的FRF中的结构阻尼大于结构实际存在的阻尼，而这两个非常重要的属性刚好是我们需要从FRF中估计的属性。矩形窗会使得幅值失真36%，汉宁窗失真15%，FRF的幅值失真从而使得阻尼估计不准确。