模態空間是Peter Avitabile教授發表的係列模態解讀文章。Peter Avitabile教授是美國麻省大學洛威爾校區UMASS Lowell機械工程係結構動力學和聲學係統實驗室的副主任，以及模態分析和控製實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化、生動而又幽默的語言，在每篇文章中集中介紹試驗模態分析的一個(ge) 主題，是非常好的試驗模態分析的入門文章。它涉及到了試驗模態分析的方方麵麵，是模態試驗新手的入門材料，學習(xi) 它有助於(yu) 理解什麽(me) 是試驗模態，以及取得高質量的模態參數。
在北京科尚儀(yi) 器官網發布模態空間係列文章及其中文翻譯，得到了Peter Avitabile教授的書(shu) 麵授權，Peter Avitabile教授擁有文章全部權利，北京科尚儀(yi) 器隻為(wei) 學習(xi) 教育目的而使用它們(men) 。如您轉載此係列中文翻譯，請保留本段的描述信息。
模態空間係列（九十四）趣味解讀模態空間– 如果進行力錘逐點錘擊試驗並且錘擊很多點，有可能丟(diu) 失某階模態嗎？
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如果我們(men) 進行力錘逐點衝(chong) 擊試驗，並且錘擊很多點，有可能丟(diu) 失某階模態嗎？
嗯…在哪兒(er) 布置加速度計，你要小心。
我很高興(xing) 你問了這個(ge) 問題，因為(wei) 進行模態試驗時，它是一個(ge) 非常重要的注意事項。我們(men) 討論一下與(yu) 你問題相關(guan) 的一些事情。
現在，一把逐點移動的力錘，一個(ge) 固定不動的加速度計是進行錘擊試驗的一種方法，很常用。另外一種可以做的錘擊試驗方法是保持力錘不動，而移動加速度計。做這類試驗，這兩(liang) 種方法都是可以接受，並且因為(wei) 互易性，從(cong) 理論的角度看，真的沒有差別。實際上，如果你考慮一下測量結果，當有一把逐點移動的力錘時，會(hui) 填滿FRF矩陣的一行，如果有一個(ge) 逐點移動的響應傳(chuan) 感器，會(hui) 填滿FRF矩陣的一列。這種情況的示意圖如圖1所示，同時顯示了互易的測量結果。
不論什麽(me) 時候進行模態試驗，你必須時刻小心，以避免讓參考點位於(yu) 某階模態的節點上。這是重要的注意事項。
圖1 – 頻響矩陣，展示出逐點錘擊（紅色行）和逐點響應（藍色列）
為(wei) 了理解這個(ge) 內(nei) 容，需要介紹幾個(ge) 描述FRF的基本方程。現在單個(ge) FRF“ij”測量結果可以根據留數寫(xie) 成求和的形式，形如
但是在這個(ge) 留數形式的方程中，要認識到留數意味著什麽(me) ，可就不那麽(me) 容易了。但是如果我用表示成模態振型的留數來寫(xie) 這個(ge) 方程，則
對這個(ge) 方程，所產(chan) 生的FRF可能看起來像是圖2中所示的FRF，那裏顯示了兩(liang) 種形式的FRF表達式（並且為(wei) 了區分單獨每階模態的貢獻，用藍色和紅色對FRF求和式中的每一項上了色）；圖2中，上述方程已經展開為(wei) 前兩(liang) 項的和，以說明每階模態對於(yu) 總體(ti) FRF所做的貢獻。重要的是認識到，FRF是由各個(ge) 單獨的模態的和構成的。
當我們(men) 按照模態振型來寫(xie) 這個(ge) 方程時，清楚地說明，對於(yu) 特定的“ij”項，結構的模態振型是如何對FRF的幅值具有強烈影響的。從(cong) 根本上說，留數是根據比例係數q，模態振型在輸出響應位置的值乘以模態振型在輸入激勵位置的值生成的。這樣說來，我認為(wei) 很顯然，如果輸出位置抑或輸入位置的模態振型值為(wei) 零（也就是說，位於(yu) 模態的節點上），那麽(me) 對於(yu) 那階特定的模態，將不會(hui) 有幅值。
圖2 – 頻響函數之和
所以既然我們(men) 認識到了這一點，同樣也很顯然，不論什麽(me) 時候我們(men) 在某階模態的節點位置進行測量，則FRF測量結果中不會(hui) 有關(guan) 於(yu) 那階模態的明顯幅值 – 不管它是激勵位置還是響應位置都沒關(guan) 係。
另外，我還應該指出如果參考點跟模態節點離得很近，那麽(me) ，對於(yu) 那個(ge) 特定階的模態，頻響幅值將會(hui) 很低。實際上，圖2中綠色所示的第3階模態是那種情況的一個(ge) z好例證。跟第1階和第2階模態相比，那個(ge) 幅值低，因為(wei) 對輸入和/或輸出位置，模態振型的值比第1階和第2階模態的小很多；那是幅值為(wei) 什麽(me) 更低的原因。
但是就你問過的zui
初問題而言，真正重要的是參考點的位置 – 不管是固定的力錘作為(wei) 參考點，還是固定的加速度計作為(wei) 參考點。如果參考點位於(yu) 某階模態的節點上，那麽(me) FRF中對於(yu) 那階特定的模態將不會(hui) 有明顯的響應。
現在為(wei) 了進行良好的模態試驗，對所有感興(xing) 趣的模態，我們(men) 需要非常清楚模態振型什麽(me) 樣，這樣可以選擇合適的參考點。
但是很多時候，在更為(wei) 複雜的結構或者結構具有非常方向性的模態特性的情況下，選擇一個(ge) 位置，從(cong) 那一個(ge) 參考點位置很容易地看到所有階模態，可能是非常困難甚至是不可能的。這就是為(wei) 什麽(me) 很多時候我們(men) 用多個(ge) 參考點進行模態試驗的原因。按照這種方法，我們(men) 有能力從(cong) 幾個(ge) 不同的參考點位置看到所有階模態。
有時，當有4通道采集係統時，我們(men) 將用3個(ge) 加速度計（或者如果有8通道采集係統，將用7個(ge) 加速度計），固定不動的加速度計布置在結構不同的位置，進行逐點移動力錘錘擊模態試驗。這樣的話，有更好的機會(hui) 來確保能從(cong) 所有不同的參考點位置看到所有階模態。
但願我們(men) 能夠選取3個(ge) （或7個(ge) ）位置，據此所有的參考點都沒有位於(yu) 模態的節點位置。實際上，你可能認為(wei) 選取那麽(me) 多的參考點並且讓它們(men) 同時都位於(yu) 某階模態的節點上，那幾乎是不可能的。
嗯，無巧不成書(shu) ，我見到有一個(ge) 模態試驗，其中用了9個(ge) 參考點，在逐點移動力錘的條件下進行測試。你首先想到的可能是，在9個(ge) 參考點的條件下你怎麽(me) 可能會(hui) 有丟(diu) 失某階模態的問題呢。難道你不知道嗎，全部9個(ge) 加速度計剛好位於(yu) 平板某階模態的節點位置上。圖3展示了這個(ge) 非常難以置信的做過的試驗，這裏，在9個(ge) 參考點的情況下，結構的某階模態丟(diu) 失了。
圖3 – 丟(diu) 掉的平板模態，有9個(ge) 參考點
我希望這有助於(yu) 說明，當確定模態試驗的參考點時，你需要非常小心。如果你有關(guan) 於(yu) 模態分析的任何其他問題，盡管問我好了。
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模態激勵全新的解決(jue) 方案-WaveHitMAX自動脈衝(chong) 錘
實驗模態分析中必不可少的一環就是模態激勵，昊量光電新推出的這款智能衝(chong) 擊錘的發明為(wei) 結構動力學国产成人在线观看免费网站提供了機械激勵的新途徑。智能意味著設備內(nei) 部處理信號。模態錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動、可重複和高精度激勵，而沒有雙重打擊。用戶可以根據不同的阻尼/延遲時間，設置撞擊次數、衝(chong) 擊力和撞擊之間的延遲時間。所有的預置，如零點或衝(chong) 擊力搜索，都是由錘子自動完成的。用戶不再需要手動調整。
針對全自動衝(chong) 擊錘的研製，WaveHitMAX采用包括整個(ge) 運動控製的閉環控製方法解決(jue) 了這一問題。
圖1. 用於(yu) 脈衝(chong) 錘內(nei) 部運動控製的傳(chuan) 感器-執行器控製回路示意圖
對新型衝(chong) 脈衝(chong) 錘WaveHitMAX的係統設計進行了改進，使傳(chuan) 感器信號作為(wei) 運動控製單元的主要輸入參數。這樣，脈衝(chong) 錘的手臂可以向上移動到試件的命中點，在那裏，通過力傳(chuan) 感器信號中的特征變化檢測到接觸事件，手臂的移動方向可以反轉。
與(yu) 半自動衝(chong) 擊錘相比，WaveHitMAX自動脈衝(chong) 錘具有新的功能。內(nei) 部信號處理的優(you) 點有:
• 全自動單擊
• 自動搜索用戶自定義(yi) 的衝(chong) 擊力
• 自動零點搜索
• 確認對質量保證的影響
• 更改錘頭與(yu) 測試對象之間的位置，無需重新設置
WaveHitMAX自動模態力錘可以通過以太網在Windows設備(PC或平板電腦)上通過包含的軟件快速、輕鬆地操作。
自動模態脈衝(chong) 錘特點：
• 自動零點搜索
• 可重複的單擊激發
• 內(nei) 部傳(chuan) 感器評估和過程控製
• 自動搜索和調整衝(chong) 擊力
• 位置的變化是自動預測的
• 通過附件配置脈衝(chong) 特性
• 通過遠程控製或集成到客戶係統中來觸發功能
• 在德國設計和組裝
• CE認證
1.確保單次激發
雙重撞擊激勵可以在時域和頻域檢測到
2.豐(feng) 富的配件支持
不同的傳(chuan) 感器-尖端-配重的組合。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用於(yu) 全自動衝(chong) 擊測試的智能脈衝(chong) 錘，在全新的AI智能脈衝(chong) 領域實現真正意義(yi) 上的全自動智能脈衝(chong) 錘！
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