模態(tài)空間系列（五）趣味解讀模態(tài)空間--難道總要用硬錘頭進行錘擊試驗…以使得所有頻率上輸入譜是平坦的嗎

正文

模態(tài)空間系列（五）趣味解讀模態(tài)空間--難道總要用硬錘頭進行錘擊試驗…以使得所有頻率上輸入譜是平坦的嗎?

在北京科尚儀器官網(wǎng)發(fā)布模態(tài)空間系列文章及其中文翻譯撑蚌，得到了Peter Avitabile教授的書面授權(quán)，Peter Avitabile教授擁有文章全部權(quán)利搏屑，北京科尚儀器只為學(xué)習(xí)教育目的而使用它們争涌。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯，請保留本段的描述信息辣恋。

難道我總要用硬錘頭進行錘擊試驗…

以使得所有頻率上的輸入譜是平坦的嗎亮垫？

嗯…錘頭太硬會有問題。

出于某些原因伟骨，人皆認(rèn)為進行錘擊試驗時饮潦，在感興趣的整個頻率范圍內(nèi)，輸入譜應(yīng)該是平坦的携狭。但是我們所說的“平坦”到底是什么继蜡。嗯，更恰當(dāng)?shù)恼f法是暑中，輸入譜在所有頻率上應(yīng)該是“還算平坦”壹瘟，并且頻譜上“沒有明顯的漏點或零點”。那么這是什么意思鳄逾？

總的說來稻轨，我們想要輸入譜在關(guān)心的頻率范圍內(nèi)具有足夠的、相當(dāng)平坦的激勵雕凹。假設(shè)輸入譜完全衰減到零殴俱，則在這個頻率上激不起結(jié)構(gòu)，這是我們所不希望的枚抵。我用“還算平坦”這個詞以允許對线欲，什么是我們可以接受的，作出某種工程判斷汽摹。

當(dāng)然李丰，大多數(shù)情況下，人們不喜歡工程師使用判斷力逼泣。所以他們確定了具體的標(biāo)準(zhǔn)或限值以強制情況可控趴泌。有時舟舒，發(fā)布了帶有具體標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范，諸如“在FFT分析頻率范圍內(nèi)嗜憔，輸入譜衰減不得超過3dB”秃励。這是一個非常具體的要求，不允許工程師進行思考吉捶。它只會使工程師不得不遵守規(guī)則夺鲜、無需思考。一個類似這樣的標(biāo)準(zhǔn)可能使得糟糕的測量結(jié)果一定發(fā)生呐舔”依可是，如果我們不要思考（或不允許去思考）滋早，那么就可能采集不到恰當(dāng)?shù)臏y量結(jié)果榄审。

剛才，你問過杆麸，對于所有的錘擊試驗使用硬錘頭。這個問題我稍后解答浪感，但我們先討論一些基本知識昔头，是關(guān)于錘擊試驗的錘頭選擇的。首先影兽，我們記得揭斧，施加到結(jié)構(gòu)上的輸入力譜是錘頭硬度以及結(jié)構(gòu)硬度綜合作用的結(jié)果【撸總的說來讹开，輸入功率譜是由沖擊脈沖的時間長度控制的。時域內(nèi)的長脈沖產(chǎn)生短或窄頻譜捐名。時域內(nèi)的短脈沖產(chǎn)生寬頻譜旦万。

讓我們來看些實例，并從測量的角度來理解這是什么意思镶蹋。（下面所有圖中成艘，黑色為頻響FRF，藍(lán)色為輸入譜贺归，而紅色為相干）淆两。

現(xiàn)在，我們使用一個非常軟件的錘頭來激勵一個結(jié)構(gòu)拂酣，頻率范圍為800Hz秋冰。如圖1所示，我們看到婶熬，過了400Hz剑勾，輸入功率譜（藍(lán)色）有較明顯的衰減光坝。也注意到，400Hz之后甥材，相干（紅色）開始明顯衰減盯另，而且過了400Hz，頻響FRF（黑色）看上去也不是特別好洲赵。此處癥結(jié)在于鸳惯，高頻部分沒有足夠的激勵來引起結(jié)構(gòu)響應(yīng)。沒有輸入就沒有輸出叠萍。因為測得的輸入芝发、頻響、以及相干不可接受苛谷，則不必妄談測得的輸出辅鲸。

現(xiàn)在，讓我們使用一個非常硬的錘頭來激勵一個結(jié)構(gòu)腹殿，頻率范圍為200Hz独悴。如圖2所示，我們看到锣尉，輸入功率譜（藍(lán)色）在感興趣的整個頻率范圍內(nèi)非常平坦刻炒。也注意到，對于此次測量結(jié)果自沧，相干（紅色）不是特別好坟奥。此處癥結(jié)在于，高頻部分激勵過甚拇厢，引起了結(jié)構(gòu)所有階模態(tài)的響應(yīng)爱谁。（我們稍后進一步討論這一點。）

現(xiàn)在孝偎，讓我們利用中等硬度的錘頭來激勵結(jié)構(gòu)访敌，頻率范圍為200Hz，這樣一來邪媳，在感興趣頻率范圍的尾部捐顷，輸入力譜沒有明顯的衰減。如圖3所示雨效，我們看到迅涮，輸入功率譜（藍(lán)色）在200Hz的位置衰減了10～20dB。也注意到徽龟，除了反共振頻率之外叮姑，相干（紅色）在200Hz范圍內(nèi)的所有頻率上看上去都特別好。在這些反共振頻率上，相干的衰減完全可以接受传透，因為在這些頻率上耘沼，結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生共振（反共振）。這意味著測量不到響應(yīng)朱盐，相干預(yù)期會在此處減小群嗤。這是個不錯的測量結(jié)果。

注意到兵琳，輸入譜并不是如你所建議的那樣完全平坦狂秘。實際上，當(dāng)輸入幾乎完全平坦時躯肌，如圖2所示者春，測量結(jié)果并不好。那我們解釋這是為什么清女？考慮如圖4所示的測量結(jié)果钱烟。這個測量結(jié)果是在400H帶寬范圍內(nèi)采集到的。對于這個測量結(jié)果嫡丙，在400Hz帶寬范圍內(nèi)拴袭，所用錘頭大約具有20dB的衰減，這大體上可以接受迄沫。

現(xiàn)在稻扬，比如說我只想要測量到128Hz，并且我想限定輸入譜衰減不得超過3dB羊瘩。那么觀察圖4，圖4具體指出了128Hz帶寬盼砍。在這個128Hz頻率范圍內(nèi)尘吗，輸入力譜衰減了大約2～3dB。因此這個測量結(jié)果應(yīng)該可以接受浇坐。但是你必須意識到睬捶，盡管頻率范圍只有128Hz，但結(jié)構(gòu)響應(yīng)是基于施加到結(jié)構(gòu)中的能量的近刘。因此擒贸，128Hz之外，由于輸入激振力激起了所有階模態(tài)觉渴，因此結(jié)構(gòu)有較大響應(yīng) — 盡管我可能對哪些頻率并不感興趣介劫。

安裝到結(jié)構(gòu)上的加速度計，測量所有的響應(yīng)并且輸出一個電壓案淋，電壓輸入到信號分析儀座韵。只要快速地瀏覽一下頻響FRF曲線下面的整個區(qū)域，看上去只有1/3的能量與感興趣的帶寬相關(guān)。其他部分的能量與某些情況相關(guān)誉碴，對之我沒有興趣揣度宦棺。但是加速度計卻感知到這個能量！可能需要對信號分析儀的ADC進行設(shè)置黔帕，這樣不會因結(jié)構(gòu)總體響應(yīng)而發(fā)生過荷代咸。

如果信號在輸入到分析儀之前，沒有進行模擬濾波成黄，則ADC可能需要設(shè)置的很高呐芥，以避免潛在的過荷。記住慨默，信號的大部分能量有可能超出感興趣的128Hz帶寬７纺汀！厦取！這會導(dǎo)致ADC中的量化問題潮太。利用錘頭很容易解決這個問題，錘頭沒有激起虾攻、也沒有必要激起感興趣帶寬之外的模態(tài)铡买。

好了，現(xiàn)在你能理解霎箍，對于錘擊試驗奇钞，我為何不喜歡一直用硬錘頭了。確定無疑漂坏，它可以產(chǎn)生一個相當(dāng)平坦的輸入譜景埃。問題是它激起了比預(yù)期更多的模態(tài)，這樣或許導(dǎo)致測量結(jié)果糟糕顶别。好好考慮一下谷徙，并且如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題，盡管問我好了驯绎。

模態(tài)激勵全新的解決方案-WaveHitMAX自動脈沖錘  

實驗?zāi)B(tài)分析中必不可少的一環(huán)就是模態(tài)激勵完慧，昊量光電新推出的這款智能沖擊錘的發(fā)明為結(jié)構(gòu)動力學(xué)應(yīng)用提供了機械激勵的新途徑。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號剩失。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動屈尼、可重復(fù)和高精度激勵，而沒有雙重打擊拴孤。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時間脾歧，設(shè)置撞擊次數(shù)、沖擊力和撞擊之間的延遲時間乞巧。所有的預(yù)置涨椒，如零點或沖擊力搜索，都是由錘子自動完成的。用戶不再需要手動調(diào)整蚕冬。

針對全自動沖擊錘的研制免猾，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(nèi)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(shè)計進行了改進囤热，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入?yún)?shù)猎提。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點旁蔼，在那里锨苏，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(zhuǎn)棺聊。

與半自動沖擊錘相比伞租，WaveHitMAX自動脈沖錘具有新的功能。內(nèi)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(rèn)對質(zhì)量保證的影響

? 更改錘頭與測試對象之間的位置限佩，無需重新設(shè)置

WaveHitMAX自動模態(tài)力錘可以通過以太網(wǎng)在Windows設(shè)備(PC或平板電腦)上通過包含的軟件快速葵诈、輕松地操作。

                                                                              

 自動模態(tài)脈沖錘特點：

? 自動零點搜索

? 可重復(fù)的單擊激發(fā)

? 內(nèi)部傳感器評估和過程控制

? 自動搜索和調(diào)整沖擊力

? 位置的變化是自動預(yù)測的

? 通過附件配置脈沖特性

? 通過遠(yuǎn)程控制或集成到客戶系統(tǒng)中來觸發(fā)功能

? 在德國設(shè)計和組裝

? CE認(rèn)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-配重的組合祟同。

 

綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動沖擊測試的智能脈沖錘作喘，在全新的AI智能脈沖領(lǐng)域?qū)崿F(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晕城，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：

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

 

關(guān)于Gfai tech

Gfai tech GmbH一直在生產(chǎn)和銷售"德國制造"的聲音和振動測量和分析創(chuàng)新產(chǎn)品超過15年泞坦。作為應(yīng)用計算機科學(xué)促進會（GFai）的100%子公司，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向砖顷。

Gfai tech以一臺模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機而聞名贰锁，用于聲源的定位，可視化和分析滤蝠。如今李根，該產(chǎn)品組合還包括實驗?zāi)B(tài)分析的創(chuàng)新以及用于監(jiān)測、分析和評估聲學(xué)測量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案几睛。我們的測量解決方案應(yīng)用于汽車、工業(yè)粤攒、空中交通所森、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪、錯誤檢測和聲音設(shè)計夯接。

上海昊量光電作為gfai tech公司在中國大陸地區(qū)的代理商焕济，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)。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盔几，都?xì)g迎通過電話晴弃、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。

更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器上鞠、光電調(diào)制器际邻、光學(xué)測量設(shè)備、光學(xué)元件等芍阎，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工世曾、光通訊、生物醫(yī)療谴咸、科學(xué)研究轮听、國防、量子光學(xué)岭佳、生物顯微血巍、物聯(lián)傳感、激光制造等珊随；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝述寡，培訓(xùn)，硬件開發(fā)玫恳，軟件開發(fā)辨赐，系統(tǒng)集成等服務(wù)。

您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息京办，或直接來電咨詢4006-888-532掀序。