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（五十五）趣味解讀模態空間--所有的模態指示函數之間有什麽(me) 區別？它們(men) 都是幹嘛用？
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所有的模態指示函數之間有什麽(me) 區別？它們(men) 都是幹嘛用？
我們(men) 討論一下這個(ge) 問題。
這個(ge) 問題問得好。模態指示函數非常有用。當進行數據縮減時，常規性地用在試驗模態分析中的模態指示函數有幾種不同類型。我們(men) 討論一下常見的每種工具，以說明他們(men) 的優(you) 、缺點，另外討論一下針對每一個(ge) 如何來解釋數據。
當然，也可以將測得的頻響函數（FRF）看作是模態指示函數，但是在隻有一個(ge) FRF的情況下，可能很難確定有多少階模態。這是個(ge) 問題，因為(wei) 在某個(ge) 測得的特定FRF中，有可能沒有激起所有階的模態。模態可能具有方向性，根據一個(ge) 測量結果，觀察到所有階模態可能沒有那麽(me) 容易。對於(yu) 驅動點測量結果，這種情況可能更會(hui) 發生，這裏所有的峰都會(hui) 有相同的相位；觀察兩(liang) 個(ge) 緊鄰的模態可能非常困難。所以為(wei) 了在頂點選擇過程中有所幫助，這些年來開發出很多不同的工具。所用的主要工具是：
– SUM —和函數
– MIF —模態指示函數
– MMIF —多變元模態指示函數
– CMIF —複模態指示函數
– 穩態圖
那麽(me) 我們(men) 注意討論他們(men) 。對於(yu) 一個(ge) 示例的結構，將使用如圖1所示的簡單平板。但是這個(ge) 平板具有一些密集模態，對所有的模態指示工具，它們(men) 是一個(ge) 考驗。對平板進行MIMO測試，具有2個(ge) 激振器參考點和15個(ge) 加速度計布點位置。
圖 1 – 平板試驗設置，有2個(ge) 參考點
討論的第1個(ge) 工具是和函數，SUM。這個(ge) 是非常簡單的算式。一般來講，它是所測的全部FRFs之和（或者有時候，隻用了部分FRFs）。在係統某階模態的附近區域，SUM會(hui) 有一個(ge) 峰。這種想法是如果考慮全部的FRFs，那麽(me) 在大多數測量結果中將會(hui) 看到所有階的模態。當包含越多的FRFs，則在收集的FRFs求和中會(hui) 有更大的機會(hui) 觀察到所有階的模態。這顯然好於(yu) 某個(ge) 特定的測量結果，其中有可能沒有呈現所有階的模態。
所有測得的響應函數的和函數如圖2所示。和函數會(hui) 相當不錯地區分出各階模態，特別是如果模態離得比較開。圖中可以看到5個(ge) 峰，這表明在所示的頻帶範圍內(nei) 至少有5階模態。和函數的另一個(ge) 重要的特點是每個(ge) 峰一般都相當的寬，如果存在密集模態，那麽(me) 有可能不能很好地指示出所有階的模態。
圖 2 – 和函數，2個(ge) 參考點、15個(ge) 加速度計
盡管和函數很有用，但是當模態密集時，它不總是非常清晰。為(wei) 了提供一個(ge) 更好的工具來確定密集模態，製定了zui初的模態指示函數。基本上講，MIF的數學表達式是FRF的實部除以FRF的幅值。因為(wei) 在共振區，實部快速穿過零，一般來講，經過一階模態時，MIF往往具有更為(wei) 急速的變化。共振時，FRF的實部為(wei) 零，因此，在某階模態的區域內(nei) ，MIF會(hui) 下降至ji小值。MIF的擴展是多變元模態指示函數（MMIF），它是針對多參考點FRF數據，MIF定義(yi) 的擴展。MMIF遵循單個(ge) MIF相同的基本描述。大的好處在於(yu) 多參考點數據會(hui) 有多個(ge) MIFs（每個(ge) 參考點有一個(ge) ），並且可以探測重根。這如圖3所示。
圖 3 – MMIF，2個(ge) 參考點、15個(ge) 加速度計
如果第1個(ge) MIF降落，那麽(me) 有指示表明有個(ge) 係統頂點。圖3中MIF1（綠色顯示）的每一個(ge) 降落表明係統的一階模態。注意函數中有6個(ge) 下降 – 比和函數中觀察的多一個(ge) 。顯然，在300Hz附近有一個(ge) 密集的模態，在和函數中，它沒有被清晰地識別出。
現在，如果第2個(ge) MIF在跟第1個(ge) MIF一樣的頻響上也降落了，那麽(me) 這是一種指示表明有一個(ge) 重根（或偽(wei) 重根）。顯然，圖3中第2個(ge) MIF（黃色顯示）表明靠近100Hz，在MIF中的第1個(ge) 降落的地方有一個(ge) 重根。（注意在這個(ge) 範圍內(nei) 和函數僅(jin) 僅(jin) 指出了一階模態。）但是，靠近300Hz，在第2個(ge) MIF中的另一個(ge) 小的降落不是某階模態的指示，因為(wei) 第2個(ge) MIF在相同的頻率上沒有像第1個(ge) MIF那樣的降落。要有兩(liang) 個(ge) 根的指示，兩(liang) 個(ge) MIFs都必須在相同的頻率上降落。
MMIF是模態指示的一種更為(wei) 精確的工具。但是，假設是共振時FRF的實部為(wei) 零。如果測量結果有一些畸變，或者如果測量結果中有一些虛假信息（跟非實正則模態或複模態有關(guan) 係），那麽(me) MMIF有可能不能準確地指示模態。
如果是這種情況，複模態指示函數（CMIF）是更好的工具。CMIF是基於(yu) FRF矩陣的奇異值分解的，以確定測量結果中觀察到的主要模態。奇異值圖也有助於(yu) 確定係統的頂點。CMIF將達到峰值，其中有zui大值存在，指示出係統的頂點。每個(ge) 參考點有一個(ge) CMIF。圖4顯示出CMIF。
圖 4 – CMIF，3個(ge) 參考點、15個(ge) 加速度計
顯然，靠近100Hz，2個(ge) CMIF曲線都有峰，表明在那個(ge) 頻率有兩(liang) 階模態。在300Hz頻率範圍內(nei) ，有指示表明這個(ge) 範圍內(nei) 有2階（或者3階）模態。在感興(xing) 趣的頻率範圍內(nei) ，CMIF提供了頂點數目的額外的指引。
在提取過程中，所有的工具都幫著選擇頂點。zui後的工具是穩態圖，SD。基本原理是如果頂點是係統的全局特性，那麽(me) 根據階數不斷增加的數學模型中，提取的頂點隨著階數的增加將會(hui) 重複出現。隨著模型階數的增加，根的其他指示將不會(hui) 保持一致。當得頂點變為(wei) 穩定狀態時，這些特點的圖形提供了係統頂點
的額外指引。跟之前所示相比，圖5顯示出一個(ge) 更窄頻率範圍內(nei) 的穩態圖。注意靠近100Hz附近指示出有重根，另外在臨(lin) 近300Hz附近有另外一對根。（在以後的文章中將討論穩態圖的各種細節。）所以這證實了由MMIF和CMIF得到的結果。
圖 5 – FRF數據的穩態圖
要討論的內(nei) 容還有很多，但在這篇文章中解釋了大多數的模態指示工具。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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