模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章惩激。Peter Avitabile教授是美國麻省大學洛威爾校區(qū)UMASS Lowell機械工程系結構動力學和聲學系統(tǒng)實驗室的副主任店煞，以及模態(tài)分析和控制實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化风钻、生動而又幽默的語言顷蟀，在每篇文章中集中介紹試驗模態(tài)分析的一個主題，是非常好的試驗模態(tài)分析的入門文章骡技。它涉及到了試驗模態(tài)分析的方方面面鸣个，是模態(tài)試驗新手的入門材料，學習它有助于理解什么是試驗模態(tài)哮兰，以及取得高質量的模態(tài)參數(shù)毛萌。
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我發(fā)現(xiàn)很多人對理解和接受這個問題有困難。大多人都有可能像鴕鳥那樣“把頭埋在沙里”锥余，裝作看不見腹纳，希望問題會消失。嗯…這里我要展示一些很多人接受起來有困難的東西。但是嘲恍，首先讓我從幾個與相關和正交相關的詞語開始足画，因為這二者之間存在著巨大的差異，很多人可能會認為模態(tài)置信準則（MAC）跟正交性檢查是一回事 — 但實際上它們大為不同蛔钙。
例行公事锌云，描述MAC和正交性的兩個公式分別是：
首先要指出的是，MAC實際上不過是歸一化的矢量點積吁脱，在0到1之間取值桑涎。如果MAC值接近于0，那么我們說這兩個矢量之間不相關兼贡。如果MAC值接近于1攻冷，則兩個矢量非常相似。但是你注意到從來就沒有用正交這個詞遍希。只是用了相似這個詞等曼。
現(xiàn)在，正交性是一種數(shù)學屬性凿蒜，產(chǎn)生于描述系統(tǒng)質量和剛度矩陣的特征解禁谦。特征解的一個副產(chǎn)物是，矢量“線性獨立”废封，矢量“關于質量和剛度矩陣同時正交”州泊。所以正交性是一種屬性，由特征解的結果所保證成立漂洋。對那個計算遥皂，MAC不做這樣的保證。
正交性檢查是執(zhí)行的一種更為嚴格的檢查刽漂，在航天航空和軍事應用中演训，它時常被強制規(guī)定作為認證過程中的一部分。解析/有限元模型的模態(tài)振型常常與試驗測得的矢量進行比較。管理機構規(guī)定相似矢量的質量正交性必須大約90%或95%，不同矢量的值必須不高于5%到10%哗脖。也就是說厢蒜，質量正交矩陣的對角元素必須大于90%，而所有非對角元素必須低于10%。現(xiàn)在這些行業(yè)中，MAC通常不再用于模型的驗證，因為正交性是一種更好的相關標識符礁苗。
在其他行業(yè)又如何呢？嗯徙缴，確實沒有一家授權或管理機構试伙，所以很多時候公司或行業(yè)有普遍遵循的“良好習慣做法”嘁信。MAC實際上產(chǎn)生于試驗環(huán)境，其中試驗工程師想要確定從某一次試驗測得的振型跟下次得到的振型是否相似疏叨，或者一個原型跟一個產(chǎn)品配置是否一樣潘靖，或者…（等等不一而足，在很多情況下蚤蔓，我們可以使用MAC）卦溢。
那么他們?yōu)槭裁床皇褂谜恍詸z查呢？嗯秀又，記住单寂，MAC出自試驗人員，可追溯到30-40年前吐辙，試驗人員沒法得到質量矩陣宣决；只有一些分析工程師可以使用非常原始的有限元建模工具。加之MAC易于計算昏苏。不管怎么說尊沸，他們沒有質量矩陣，又不想耗神費力于更為復雜的質量正交性檢驗贤惯。試驗人員就想做點簡單的比較洼专。
但接下來所有事情“水到渠成”，突然地孵构，我們有人使用MAC將有限元模態(tài)振型和測得的試驗數(shù)據(jù)關聯(lián)起來屁商。并且突然地，我們有人使用MAC對模型進行相關性驗證浦译，接著他們開始使用正交性檢驗所發(fā)展起來的某些相同的一般準則棒假。
但我經(jīng)常地會聽到有人講溯职，他們可以接受低于90%的相關向量MAC值精盅，有時候接受低至80%的相關值，因為“我們正在打交道的是實際結構谜酒，而不是簡單的學術范例”叹俏。嗯，我并不完全肯定我贊成這種想法僻族，因為在MAC計算中沒有包含質量矩陣粘驰。
我想展示兩個例子來說明某些MAC值，它們是從顯然完全不同的模態(tài)得到的述么。第1個例子是來比較一個自由-自由梁的搖擺剛體模態(tài)和懸臂梁的第1階模態(tài)蝌数。圖1所示，MAC值指出有大約60%的相似性度秘。
圖1：自由-自由梁（左側）和懸臂梁（右側）的模態(tài)振型
親愛的莫莉小姐顶伞！這兩個向量彼此沒有什么關系，但是MAC顯示出了60%的相關。那怎么可能發(fā)生呢唆貌。嗯滑潘，如果你觀察圖1右下方的插圖，可以看到從根部到梁跨中的懸臂梁模態(tài)振型值非常小锨咙，MAC值計算中它們的貢獻很小语卤。另外如果你觀察梁從跨中到頂部的振型，值要大得多酪刀，并且你用肉眼也能看出搖擺剛體模態(tài)看上去非常相似粹舵。這就是MAC所指示的。但是我們知道這兩階模態(tài)根本就不一樣÷钐龋現(xiàn)在你可能爭解我沒有權利比較這些模態(tài)齐婴，但我只是為了展示60%MAC指出了什么。那是多么離奇俺砻Ｄ肌！２枪亍Ｓ盏！！
現(xiàn)在讓我們拿兩個懸臂梁繼續(xù)下去 — 一個是質量均勻分布的电爹，另一個在梁中部有一個附加的集中質量塊（梁重量的20%）∧柘桑現(xiàn)在如果我觀察質量均勻分布梁的1、2階模態(tài)之間的MAC丐箩，跟預料一樣摇邦，MAC將顯示ji小相關。但是當在附加集中質量塊的梁上計算MAC時屎勘，1施籍、2階模態(tài)之間的MAC幾乎是80%。莫莉小姐根本就不信這點概漱。但是如果你觀察圖2右上部均勻分布梁的模態(tài)丑慎，將它們與圖2右下部的模態(tài)進行比較，你開始看到相同的情況瓤摧，跟第1個例子中討論的一樣竿裂。靠近支架根部的模態(tài)振型值對MAC的貢獻很小照弥。1腻异、2階模態(tài)的梁根部的振型值看上去非常相似。這就是MAC再一次所指出的这揣。但我們知道這兩階模態(tài)相互正交悔常，但在這里MAC完全失靈敢会。但是，質量正交性清楚地識別出了向量的狀態(tài)这嚣，因為在正交性檢查中包含了恰當?shù)馁|量貢獻鸥昏。對這種情況，MAC沒有辦法計入不均勻的質量分布姐帚。
因此我希望你能明白MAC值可能具有欺騙性吏垮。MAC沒有質量矩陣。這是它的z大優(yōu)點罐旗，同時也是它的z大缺點∩磐簦現(xiàn)在你不要誤會…我一直用MAC來幫助整理模型和試驗結果。但當據(jù)認為是“相關的模態(tài)”的MAC值沒有很大的指標時九秀，我是非常質疑的遗嗽。
我希望這有助于解釋清楚你的問題。我們可能會在將來的文章中更多地討論一下MAC鼓蜒。如果你有關于模態(tài)分析的任何其他問題痹换，盡管問我好了。
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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)激勵框杜，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浦楣。智能意味著設備內(nèi)部處理信號。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動咪辱、可重復和高精度激勵振劳，而沒有雙重打擊。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時間梧乘，設置撞擊次數(shù)澎迎、沖擊力和撞擊之間的延遲時間庐杨。所有的預置选调，如零點或沖擊力搜索，都是由錘子自動完成的灵份。用戶不再需要手動調整仁堪。
針對全自動沖擊錘的研制，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填渠。
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)設計進行了改進弦聂，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入?yún)?shù)鸟辅。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點莺葫，在那里匪凉，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捺檬。
與半自動沖擊錘相比再层，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
? 確認對質量保證的影響
? 更改錘頭與測試對象之間的位置堡纬，無需重新設置
WaveHitMAX自動模態(tài)力錘可以通過以太網(wǎng)在Windows設備(PC或平板電腦)上通過包含的軟件快速聂受、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(nèi)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-配重的組合烤镐。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動沖擊測試的智能脈沖錘蛋济，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炮叶，請訪問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁：
http://www.wjjzl.com/details-1495.html
關于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年碗旅。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镜悉。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學攝像機而聞名扛芽，用于聲源的定位，可視化和分析积瞒。如今川尖，該產(chǎn)品組合還包括實驗模態(tài)分析的創(chuàng)新以及用于監(jiān)測、分析和評估聲學測量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案茫孔。我們的測量解決方案應用于汽車叮喳、工業(yè)、空中交通缰贝、火車交通和研發(fā)領域的降噪馍悟、錯誤檢測和聲音設計。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國大陸地區(qū)的代理商剩晴，為您提供專業(yè)的選型以及技術服務锣咒。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，都歡迎通過電話赞弥、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系毅整。
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