模態(tài)空間系列（一）趣味解讀模態(tài)空間--你能為我解釋模態(tài)分析嗎?

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模態(tài)空間系列（一）趣味解讀模態(tài)空間--你能為我解釋模態(tài)分析嗎?

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你能為我解釋模態(tài)分析嗎?   

嗯…說來有點話長碘裕，但下面的解釋人人都可理解

 

請我用簡單的概念來解釋模態(tài)分析携取，以便任何人都可以理解它，你不是第1個人娘汞。簡言之歹茶，模態(tài)分析是一種方法，籍此，可以根據結構的頻率惊豺、阻尼和振型等固有屬性-其動態(tài)特性-來描述結構燎孟。這真夠拗口的，那我們來解釋這是什么意思尸昧。不鉆技術牛角尖揩页，我經常用一個簡單平板的振動模態(tài)來解釋模態(tài)分析。對于剛接觸振動及模態(tài)分析的工程師們來講烹俗，這種解釋向來有益爆侣。

 

考慮一個自由支撐平板，施加常力于平板一角幢妄。我們通常從靜態(tài)的意義上來看待一個力兔仰，它在平板內引起某種靜態(tài)變形。但這里我要做的是施加一個按正弦方式變化的力蕉鸳，振蕩頻率固定的常力乎赴。我們將改變振蕩頻率，但不改變力的峰值-僅是力的振蕩頻率改變潮尝。另在平板一角安裝一加速度計來測量激勵引起的平板響應榕吼。

 

如果現(xiàn)在測量平板響應，注意到當改變輸入力的振蕩頻率時勉失，響應幅值也發(fā)生變化羹蚣。頻率升高過程中，不同時刻點上乱凿，幅值有增也有減顽素。這好像很奇怪，因為我們施加常力于系統(tǒng)告匠，響應幅值卻隨輸入力的振蕩速率而變化戈抄。但這確確實實發(fā)生了 — 當施加的力的振蕩速率越來越接近于系統(tǒng)固有頻率（或共振頻率）時，響應增大后专，當振蕩速率為系統(tǒng)固有頻率時划鸽，響應達到z大值。想想看戚哎，這真令人驚奇裸诽，因為我每時每刻都施加了相同幅值的力-僅僅是振蕩速率改變而已！

 

這個時域數(shù)據提供了非常有用的信息型凳。但是如果采集到時域數(shù)據丈冬，并利用快速傅立葉變換將它變換到頻域，則可以求得所謂的頻響函數(shù)「食現(xiàn)在有幾點要關注：系統(tǒng)共振頻率處埂蕊，這個函數(shù)上有峰值往弓。輸入激勵的振蕩速率等于峰值頻率的位置，觀察到了時域z大響應蓄氧。

 

現(xiàn)在如果將時域波形跟頻響圖形疊加在一起函似，會注意到時域波形達到z大值時的振蕩頻率與頻響函數(shù)z大峰處的頻率相一致。所以喉童，既可以利用時域波形來確定幅值達到z大值處的頻率撇寞，也可以用頻響函數(shù)來確定固有頻率何處發(fā)生。顯然堂氯，用頻響函數(shù)更容易求蔑担。

結構為何具有這些固有屬性，你感到大為驚奇咽白。對了啤握，在這些固有頻率處，變形形式也大為不同局扶，依賴于激振力用哪個頻率恨统。

好了，我們來看一看三妈，在每個固有頻率處，結構上的變形形式是怎樣的莫绣。在平板上均布45個加速度計畴蒲，測量不同激振頻率的平板響應幅值。如果在每個頻率處駐留-每次一個固有頻率-可以觀察結構上的變形形式对室。圖中顯示了按某一階系統(tǒng)固有頻率激勵時模燥，得到的變形形式。在第1階固有頻率駐留時掩宜，平板具有第1階彎曲變形形式蔫骂，如藍色所示。在第二階固有頻率駐留時牺汤，平板具有第1階扭轉變形形式辽旋，如紅色所示。在第三檐迟、四階固有頻率駐留時补胚，第二階彎曲和第二階扭轉變形形式如綠色和紫紅色所示。這些變形形式稱為結構的模態(tài)振型追迟。（從純粹數(shù)學角度講溶其，這不完全正確。但事實上敦间，此處簡單討論起見瓶逃，這些變形形式非常接近于模態(tài)振型）

 

你看束铭，我們設計的所有結構都具有這些固有頻率和模態(tài)振型。從本質上講厢绝，這些特性依賴于結構的質量和剛度契沫，它決定了固有頻率和模態(tài)振型何處存在。作為設計工程師代芜，需要確定這些頻率埠褪，并且需要知道當力激勵結構時，它們是如何影響結構響應的挤庇。理解模態(tài)振型和受激結構如何振動钞速，將有助于設計工程師設計出更優(yōu)的結構。然而模態(tài)分析的內容很多嫡秕，這只是一個非常簡單的解釋渴语。

現(xiàn)在我們能夠更好地理解模態(tài)分析是什么 — 它研究結構的固有特性。利用固有頻率和模態(tài)振型（依賴于結構的質量和剛度分布）幫助設計噪聲和振動方面應用的結構系統(tǒng)昆咽。我們利用模態(tài)分析來幫助設計所有類型的結構驾凶，包括汽車、飛機掷酗、航天器调违、計算機、網球拍泻轰、高爾夫球桿…等等技肩。

我希望這個非常簡明的介紹有助于解釋模態(tài)分析是什么。我曾經利用上面的例子向我的媽媽解釋模態(tài)分析浮声，并且我認為她第1次真正了解我是從事什么工作的了虚婿。自此以后，聽到媽媽給她的朋友們解釋模態(tài)分析泳挥，使用了不少非常接近于模態(tài)分析的詞然痊，其中z接近的一次是她稱之為面條分析（noodle analysis）…好了，有點扯遠了屉符！

模態(tài)激勵全新的解決方案-WaveHitMAX自動脈沖錘   

實驗模態(tài)分析中必不可少的一環(huán)就是模態(tài)激勵剧浸，昊量光電新推出的這款智能沖擊錘的發(fā)明為結構動力學應用提供了機械激勵的新途徑。智能意味著設備內部處理信號筑煮。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動辛蚊、可重復和高精度激勵，而沒有雙重打擊真仲。用戶可以根據不同的阻尼/延遲時間袋马，設置撞擊次數(shù)、沖擊力和撞擊之間的延遲時間秸应。所有的預置虑凛，如零點或沖擊力搜索碑宴，都是由錘子自動完成的。用戶不再需要手動調整桑谍。

針對全自動沖擊錘的研制延柠，WaveHitMAX采用包括整個運動控制的閉環(huán)控制方法解決了這一問題。

 

圖1. 用于脈沖錘內部運動控制的傳感器-執(zhí)行器控制回路示意圖

對新型沖脈沖錘WaveHitMAX的系統(tǒng)設計進行了改進锣披，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入參數(shù)贞间。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點雹仿，在那里增热，通過力傳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胧辽。

與半自動沖擊錘相比峻仇，WaveHitMAX自動脈沖錘具有新的功能。內部信號處理的優(yōu)點有:

? 全自動單擊

? 自動搜索用戶自定義的沖擊力

? 自動零點搜索

? 確認對質量保證的影響

? 更改錘頭與測試對象之間的位置邑商，無需重新設置

WaveHitMAX自動模態(tài)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摄咆、輕松地操作。

                                                                              

 自動模態(tài)脈沖錘特點：

? 自動零點搜索

? 可重復的單擊激發(fā)

? 內部傳感器評估和過程控制

? 自動搜索和調整沖擊力

? 位置的變化是自動預測的

? 通過附件配置脈沖特性

? 通過遠程控制或集成到客戶系統(tǒng)中來觸發(fā)功能

? 在德國設計和組裝

? CE認證

1.確保單次激發(fā)

雙重撞擊激勵可以在時域和頻域檢測到

 

2.豐富的配件支持

不同的傳感器-尖端-配重的組合人断。

 

綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動沖擊測試的智能脈沖錘吭从，在全新的AI智能脈沖領域實現(xiàn)真正意義上的全自動智能脈沖錘！

如果您對WaveHitMAX-全自動沖擊測試的智能脈沖錘有興趣恶迈，請訪問上海昊量光電的官方網頁：

http://www.wjjzl.com/details-1495.html

 

關于Gfai tech

Gfai tech GmbH一直在生產和銷售"德國制造"的聲音和振動測量和分析創(chuàng)新產品超過15年影锈。作為應用計算機科學促進會（GFai）的100%子公司，它始終以行業(yè)為導向和以應用為導向蝉绷。

Gfai tech以一臺模塊化和靈活的聲學攝像機而聞名，用于聲源的定位枣抱，可視化和分析熔吗。如今，該產品組合還包括實驗模態(tài)分析的創(chuàng)新以及用于監(jiān)測佳晶、分析和評估聲學測量數(shù)據的完整軟件解決方案桅狠。我們的測量解決方案應用于汽車、工業(yè)轿秧、空中交通中跌、火車交通和研發(fā)領域的降噪、錯誤檢測和聲音設計菇篡。

上海昊量光電作為gfai tech公司在中國大陸地區(qū)的代理商漩符，為您提供專業(yè)的選型以及技術服務。對于WaveHitMAX-全自動沖擊測試的智能脈沖錘有興趣或者任何問題驱还，都歡迎通過電話嗜暴、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系凸克。

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