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（二十九）趣味解讀模態空間--模態試驗中人常犯的一些主要錯誤是什麽(me) ？這樣我會(hui) 不再重蹈覆轍了
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模態試驗中人常犯的一些主要錯誤是什麽(me) ？這樣我不再重蹈覆轍。
那我們(men) 討論一下它們(men) 。
嗯，過去的很多年中我經曆了很多事情，是人們(men) 在模態試驗和分析過程中所犯的大的錯誤。有些實際上非常可笑，有些相當嚴(yan) 重。所以來談一談在過去幾十年的模態試驗中我所見到的，稱之為(wei) “模態測試趣聞”的東(dong) 東(dong) 。
錘擊試驗和相幹 — 很多很多年之前（如同就在幾個(ge) 月前）我看到一個(ge) 模態試驗，其中工程師對每個(ge) 測量位置隻取了一次平均。問為(wei) 什麽(me) 時，他們(men) 非常明確地聲稱因為(wei) 相幹是1，為(wei) 什麽(me) 還要費勁多做測量呢 — 他們(men) 幹得多麽(me) 好啊！我看到過很多人掉進這個(ge) 陷阱。相幹是一個(ge) 函數，隻能對平均測量結果來求。隻有一次平均，相對於(yu) 僅(jin) 有的這個(ge) 測量結果沒有變化。那麽(me) 相幹隻能是1 — 但它一定不是測量結果可以接受的指示。你隻能用相幹函數來評估一組平均函數的變化。要平均！
參考點位於(yu) 某階模態節點上 — 為(wei) 了進行一次模態勘查，參考點位置（對錘擊測試是逐點錘擊試驗中的固定響應點，對激振器試驗是固定不動的輸入位置）一定不能位於(yu) 某階模態的節點上。節點是一個(ge) 零響應的位置。如果沒有響應，那麽(me) 怎麽(me) 可能得到一個(ge) 好的頻響。我記得多年前，一個(ge) 小組正在測量一個(ge) 大的懸臂類型的結構，他們(men) 隻是將注意力集中到一些非常昂貴的低頻加速度傳(chuan) 感器上了。考慮到設備可能從(cong) 結構上掉落下來，參考加速度計安裝到懸臂結構的基礎位置 — 那麽(me) 當然測不到響應，毋庸置言頻響很差。另有一個(ge) 肋-板機箱結構試驗，所有的測量位置位於(yu) 大多數的剛硬的肋交叉點位置，結構麵板部分沒有布置任何加速度計。對於(yu) 這個(ge) 特殊的結構，結果表明感興(xing) 趣的模態主要跟麵板響應相關(guan) 。全部的加速度計基本上位於(yu) 所有的模態節點位置。很不幸，在尋求指導和幫助之前，有人按這種方式幹了幾個(ge) 月的活，采集了很多組無用的數據。需要在有響應可測的位置進行測量。避開模態節點!
質量載荷影響 — 在其他文章中已經對質量載荷的影響進行了探討。儀(yi) 器質量對所測的頻響有影響，並會(hui) 給出錯誤的係統固有頻率表示。如果有，一點當心確定質量的載荷影響什麽(me) 。這個(ge) 影響可能很大也可能相對不那麽(me) 嚴(yan) 重。但我有一個(ge) 質量載荷的故事難以忘記。回到1980年代早期，我那時進行潛艇推進係統隔振部件的阻抗測試。需要評估新的設計，用一種新方法，那時稱為(wei) 數字步進正弦，在5KHz範圍內(nei) 進行阻抗測試；進行每次測試大約花3個(ge) 小時。每種設置要進行多次試驗、要評價(jia) 很多種提出的原型，並且隻有兩(liang) 通道分析儀(yi) ，在這種條件下，為(wei) 了完成緊張安排的試驗計劃，試驗按照7天24小時連軸轉進行。試驗設置包括一組支撐在氣囊上的2噸混凝土塊，用隔振係統隔開。有一個(ge) 特別實習(xi) 生（大約6英尺5英寸高，大約350磅重），他會(hui) 進行一些第三班的試驗。試驗計劃完成3個(ge) 月之後，評價(jia) 數據的分析工程師遇到了一些問題，好幾組數據好像在質量上有400磅的差別，偏離了頻率範圍。他們(men) 的評論讓我脊背發涼，我記起來每天早晨進入到車間組裝區，試驗進行的地方，在混凝土塊上看到了一個(ge) 枕頭和一張毯子。經過一段長時間的討論之後，確定了一旦試驗開始之後，那個(ge) 實習(xi) 生就爬到氣囊支撐的混凝土塊上打個(ge) 盹，彼時試驗正在進行！！！你能夠想象解釋這個(ge) 獨特的試驗問題是多麽(me) 的艱難。結果是，對於(yu) 所有試驗保留了非常好的試驗記錄，很容易確定那個(ge) 實習(xi) 生參與(yu) 了哪個(ge) 試驗，額外檢查了其他的測量結果，有些確定為(wei) 不適合於(yu) 用。沒人喜歡保留準確的試驗記錄，但這是一次信息無比寶貴的例子。現在那個(ge) 質量載荷影響，我不認為(wei) 每個(ge) 人都將它放在第1位上。當心質量載荷！
雙擊和力窗 — 很多時候進行錘擊試驗時，雙擊不可避免。有很多次我看到試驗工程師用力窗來消除雙擊中的第2個(ge) 衝(chong) 擊影響。他們(men) 的思路是因為(wei) 我真的不想要雙擊，何不將第2個(ge) 不想要的衝(chong) 擊影響置零化處理。乍一想，這好像有道理，但真實情況是結構確確實實地經受到了雙擊。所以，加力窗試圖在分析上去掉第2次衝(chong) 擊的影響是完全錯誤的。基於(yu) 受到實際施加的雙擊結構進行實際響應。永遠不要試圖通過施加力窗來去掉雙擊的影響。
每次平均利用不同的點進行 — 這個(ge) 你不得不感到發笑，完全不信。我很早以前見到一個(ge) 試驗，其中一個(ge) 非常簡單結構的結果模態振型看上去毫無意義(yi) 。經過檢查可能出錯的基本情況後，進行了一次長時間的討論來確定為(wei) 什麽(me) 一個(ge) 簡單結構采集了25次平均結果，測量結果的相幹還是這麽(me) 的糟糕。結果是，采集的測點有25個(ge) 。試驗工程師對模態試驗的每個(ge) 測點進行了25次平均。不幸的是，每個(ge) 單獨的測量結果通過錘擊測試得到，構成所有25次測量結果的和，其中對於(yu) 全部25個(ge) 測量結果，結構上的每個(ge) 單獨的測點是在不同的位置進行衝(chong) 擊。基本上講，25次平均的每個(ge) 平均頻響來自於(yu) 在結構上對全部獨立的25個(ge) 測點進行衝(chong) 擊。這個(ge) 平均函數標識為(wei) 被測結構的一個(ge) 測點。這個(ge) 過程重複25次，直到全部測點測量完畢。顯然這是完全錯誤的。對每次平均，結構上指定測點的平均頻響必須來自於(yu) 在同一個(ge) 測點進行衝(chong) 擊所測的函數。我還是不相信那個(ge) 錯誤。
坐標係和點/方向信息 — 對模態試驗正確的標識測點和方向是一個(ge) 非常簡單的過程 — 但是有時錯誤就源自於(yu) 這個(ge) 信息的不正確的定義(yi) 。一個(ge) 簡單的補救方法是在試驗設置時清楚地標識坐標係。我通常在地麵上放置清楚標識x、y和z方向的條帶。在這個(ge) 過程中很多人在背後笑話我，但對於(yu) 模態試驗，我從(cong) 來沒有搞混點方向信息而其他很多人常常搞混。所以我猜想這是“誰笑在zui後，誰笑得zui好”，我仍然對曾經看到的一些錯誤感到好笑。我記得一次安裝係統上的發動機組模態試驗。測試主要用於(yu) 識別在安裝係統上的發動機剛體(ti) 模態 — 通常這些是非常低頻的模態。一天我接到了一個(ge) 電話，有個(ge) 問題，模態試驗表明發動機組的彈性體(ti) 模態在10Hz範圍內(nei) 。這ji其不可能，我對所有測量位置的點和方向信息的正確標識表示懷疑。測試試驗室的人很唐突地聲稱他們(men) 是經驗豐(feng) 富的模態測試工程師，完全知道如何標識這些基本信息。不想惹惱他們(men) ，我要求檢查數據。對其數據仔細觀察之下，情況變得非常明了，再明顯不過了，發動機組的一個(ge) 麵上的所有X方向的傳(chuan) 感器錯誤地標識了180度反相（實際上它們(men) 指向模態軟件包中指定方向的相反方向）。有關(guan) 測點的相位修正之後，發動機組的剛體(ti) 模態看上去跟期望的完全一致了。點和方向信息是非常簡單直觀的過程 — 在這個(ge) 幾何結構生成的重要步驟中，需要仔細耐心。
有限元模態並不總是正確 — 現在這是一個(ge) 不懷好意的說法。很多人曾經聽過這個(ge) 說法“除了試驗工程師人人都相信試驗，除了分析工程師沒人相信模型”。大約十年前測試了一個(ge) 很大的衛星結構，對模態試驗，花了很多心血來精確地確定激振器的位置，利用有限元模型進行了非常精細的預試驗分析。模型確定了幾個(ge) 激振器沿著這個(ge) 連接到巨大慣性質量上的長懸臂結構布置 — 但僅(jin) 僅(jin) 隻在與(yu) 懸臂衛星結構的長度方向垂直的其中一個(ge) 方向上布置了兩(liang) 個(ge) 激振器。當對在另一個(ge) 垂直方向上缺少激振器提出疑問時，分析工程師堅定地回答道其他的水平方向無需激振器，因為(wei) 進行了大量的預試驗分析，在所選的激勵方向上能夠完全激出結構的所有模態。嗯，結果是模型並不完全正確（實際上在模型中定義(yi) 了很多不正確的阻尼質量單元）。由於(yu) 有限元模型中的錯誤造成預試驗分析有偏差，故而得到了不準確的信息。參考點的位置選擇不是件容易的事情。有限元模型，如果有，是幫助進行參考點選擇的很棒的工具。但應該加以小心，不要太過於(yu) 相信沒有經過驗證的模型（這實際上是進行測試的意義(yi) 所在）。
底線 — 大多數模態試驗的底線是你需要仔細考慮測試過程的每一個(ge) 步驟以確保得到正確的頻響。當人們(men) 停止思考他們(men) 將要幹什麽(me) 時，zui壞的情況發生了。當走進試驗室，看到試驗在進行，而對正在測量什麽(me) 沒有理解時，我感到不安。很多時候，相關(guan) 人員的反應是“這是我們(men) 一貫的做法，它必然正確，因為(wei) 這麽(me) 多年來我們(men) 一直是這麽(me) 幹的”。測試按照一套流程來做是完全正確的，但是，每個(ge) 人都理解，用來采集FRF數據的方法背後的邏輯和理由，是非常有必要的。經常要做的第1件事是質疑假設，以確保每個(ge) 人都知道事情為(wei) 什麽(me) 按照某種方法進行。下一件事我總是說，思考不是可有可無的，而是必須！這不是如同漢堡包店那樣的按下按鈕就成的技術，在那裏選擇簡單 — 漢堡、薯條、蘇打，4.52美元，謝謝。模態測試在過去的25年取得了很大的進展，但迄今為(wei) 止我們(men) 仍然沒有完全達到自動化模態測試。
我希望這些故事帶給你一絲(si) 笑容，但要確保你不會(hui) 重蹈覆轍！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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