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针对炮架结构优化中固有频率提升目标不明确的问题，结合实弹射击响应试验，提出了一种基于小波包的结构振动信号能量分析方法。针对炮架振动响应数据采集问题，设计了一种结构振动响应测试系统，结合舰炮实弹射击响应试验，采集到了炮架的结构响应数据；基于炮架固有频率选择频带宽度，采用小波包对振动响应信号进行分解，求得振动信号在各个频带内的能量分布情况；根据振动信号的能量频带分布特性，给出炮架结构优化后的一阶固有频率目标范围。试验和信号分解分析结果表明，炮架振动能量主要集中在低频段，且在炮架的模态修改中，模态的提升需要避开振动能量较高的频带范围。该方法能够为炮架的结构设计和优化确定目标和优化方向。