模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章。Peter Avitabile教授是美國麻省大學(xué)洛威爾校區(qū)UMASS Lowell機械工程系結(jié)構(gòu)動力學(xué)和聲學(xué)系統(tǒng)實驗室的副主任卿拴，以及模態(tài)分析和控制實驗室的主任衫仑。Peter Avitabile教授以略帶口語化、生動而又幽默的語言堕花，在每篇文章中集中介紹試驗?zāi)B(tài)分析的一個主題文狱，是非常好的試驗?zāi)B(tài)分析的入門文章。它涉及到了試驗?zāi)B(tài)分析的方方面面缘挽，是模態(tài)試驗新手的入門材料瞄崇，學(xué)習(xí)它有助于理解什么是試驗?zāi)B(tài)，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)壕曼。
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模態(tài)空間系列（二十一）趣味解讀模態(tài)空間--用多參考點有什么好處嗎衅鹿？我原以為只需要一個參考點
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用多參考點有什么好處嗎？我原以為只需要一個參考點集漾。
那我們討論一下這個問題吧切黔。
這是個很好的問題，是一個從試驗數(shù)據(jù)中估計模態(tài)參數(shù)常常會遇見的問題具篇。根據(jù)模態(tài)分析理論纬霞，我們很容易說明為了估計一個系統(tǒng)的所有階模態(tài)，只需要一個參考點 — 至少從理論的角度來看驱显！盡管從理論上講這是正確的诗芜，但是從實際的角度來看瞳抓，很多情況下非常需要多個參考點。在我們能夠理解這點之前伏恐，讓我們看一看一些基本概念孩哑，這樣將有助于說明我們可能會遇到的某些問題。
我們拿一個簡單的結(jié)構(gòu)開始這個討論翠桦，這個結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型實際上非常具有方向性横蜒。我們在之前的其他討論中曾經(jīng)用過這個結(jié)構(gòu)（模態(tài)空間系列（十五）趣味解讀模態(tài)空間--進行模態(tài)試驗時，多少測點才夠用销凑？）丛晌。結(jié)構(gòu)的前幾階模態(tài)如圖1所示。
在結(jié)構(gòu)的前6階模態(tài)帶寬范圍內(nèi)澎蛛，如果我們沿垂直方向觀察一個參考點，注意到在測得的頻響函數(shù)中只能看到2個峰蜕窿。并且如果我們沿著水平方向取一個參考點瓶竭，同樣注意到只有4個峰。但是如果對測量結(jié)果更仔細地審視渠羞，我們會注意到每個測量結(jié)果的前2階頻率是不同的。
我們重寫頻響函數(shù)的公式如下
總的來說智哀，這個公式根據(jù)留數(shù)（在分母中）和ji點（在分子中）來描述系統(tǒng)的各階模態(tài)次询。我們必須記住對于任意一個感興趣的輸入-輸出組合，都可以寫出這個頻響函數(shù)〈山校現(xiàn)在這個公式有意思的一點是盡管留數(shù)是變化的屯吊，它取決于用哪一個輸入-輸出組合，而ji點卻并不變化摹菠。這表明系統(tǒng)的ji點是全局性的盒卸。它們與特定的輸入-輸入點無關(guān)。但是實際上留數(shù)卻確實會發(fā)生變化次氨。
那么當進行模態(tài)試驗時蔽介，通常情況下是相對于一個特定的參考點采集所有的測量結(jié)果。典型情況是煮寡，要么當進行激振器激勵時激勵位置固定虹蓄，要么進行錘擊試驗時加速度位置固定。所以相對于某個特定的參考點幸撕，采集到的測量結(jié)果將含有留數(shù)薇组，如下所示
在這種情況下，參考點是“1”坐儿，因為所有的留數(shù)都是相對于那個自由度的律胀。留數(shù)是a11宋光、a12、a13等等炭菌。（注意罪佳，下標“k”用于表示系統(tǒng)的某一階特定模態(tài)。）
我們也要記住留數(shù)與模態(tài)振型（以及一個比例因子）直接相關(guān)娃兽，如下所示
這意味著留數(shù)實際上與系統(tǒng)的模態(tài)振型直接相關(guān)菇民，如下所示
注意到點1位置的參考自由度可以作為因子提取出來，因為對于所有的測量結(jié)果投储，它是相同的第练。如果這么做，情況就非常明顯了玛荞，對于留數(shù)的幅值參考自由度起著非常重要的作用娇掏；這直接關(guān)系到頻響函數(shù)的幅值。對于某一階模態(tài)勋眯，如果參考點位于結(jié)構(gòu)上的模態(tài)振型響應(yīng)非常小的位置婴梧，那么對于這階模態(tài)來講，頻響函數(shù)的幅值同樣也非常小客蹋。另一方面塞蹭，如果參考點位于一個模態(tài)振型響應(yīng)非常大的位置，那么頻響函數(shù)的幅值也會非常大讶坯。
當然番电，我們接下來也可以看到，如果參考點位于一個自由度上辆琅，其中對某一階模態(tài)漱办，振型值非常大，而對于另一階模態(tài)婉烟，振型值又非常小娩井，那么頻響函數(shù)的幅值將具有同樣的性質(zhì)。這是一個進行任何模態(tài)測試時的普遍問題似袁。我們總要盡量把傳感器布置在一個位置洞辣，其中在關(guān)心的頻率范圍內(nèi)，可以看到所有階模態(tài)具有相同的幅度叔营。但很多情況下屋彪，這通常是非常困難的，幾乎不可能绒尊。
但是對于種情況畜挥，我們可以利用頻響函數(shù)矩陣的某種冗余性來幫忙。如果我們觀察這個矩陣的某些項婴谱，可以注意到一些有趣的事情蟹但。作為參考展開留數(shù)矩陣的某些項躯泰，如下所示
注意到在這個矩陣中是具有冗余性的。每一列都包含有信息华糖，它與系統(tǒng)的第k階模態(tài)振型相關(guān)麦向，并乘以參考自由度。（同樣注意到客叉，因為對稱性诵竭，各行也包含有相同的信息。）這個非常重要的事實就是為什么很多模態(tài)參數(shù)估計算法要利用多參考點模態(tài)試驗數(shù)據(jù)的原因兼搏。對于某一階特定的模態(tài)卵慰，每個參考點都包含了相同的基本信息，只不過是由參考自由度進行了比例化佛呻。因此裳朋，可以提取這種冗余信息并用于曲線擬合過程。
更重要的是吓著，如果某個參考點沒有很好地激發(fā)起某一階特定模態(tài)（例如鲤嫡，參考點靠近那階模態(tài)的節(jié)點位置），那么或許還有其他的參考點绑莺，它們位于更好的參考位置暖眼，以確定那階模態(tài)。所以纺裁，利用多參考點就減少了絕對性把握的要求罢荡，這個要求是僅從一個參考位置就可以相當好地激起系統(tǒng)的所有階模態(tài)。為了利用所有的參考點數(shù)據(jù)來提取有效的模態(tài)參數(shù)对扶，模態(tài)參數(shù)估計過程利用所謂的模態(tài)參與因子的加權(quán)項。因此利用多參考點數(shù)據(jù)對于確定模態(tài)參數(shù)是非常有幫助的惭缰。使用冗余數(shù)據(jù)允許選擇多個參考點浪南，其中的每一個參考點對系統(tǒng)的某些模態(tài)是很好的，但不是對所有模態(tài)都好漱受。但是络凿，利用多參考點允許綜合各參考點來充分描述所有階模態(tài)。如此一來昂羡，多參考點提供了充分確定系統(tǒng)所有階模態(tài)的非常大可能機會絮记。僅利用一個參考點或許就不是完全可能 – 盡管理論上講，也是有可能的虐先！
我希望這個解釋有助于你們理解為什么多參考點盡管不是理論上必須怨愤，但是大有好處。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題蛹批，盡管問我好了撰洗。
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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)激勵颠蕴，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)部處理信號助析。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動犀被、可重復(fù)和高精度激勵，而沒有雙重打擊貌笨。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時間弱判，設(shè)置撞擊次數(shù)、沖擊力和撞擊之間的延遲時間锥惋。所有的預(yù)置逾雄，如零點或沖擊力搜索舌菜，都是由錘子自動完成的。用戶不再需要手動調(diào)整。
針對全自動沖擊錘的研制攘残，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)計進行了改進对竣，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入?yún)?shù)难衰。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點丛忆，在那里祠汇，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)熄诡。
與半自動沖擊錘相比可很，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(zhì)量保證的影響
? 更改錘頭與測試對象之間的位置凰浮，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我抠、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-配重的組合袜茧。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動沖擊測試的智能脈沖錘菜拓，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笛厦，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年纳鼎。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)向裳凸。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機而聞名喷橙，用于聲源的定位啥么，可視化和分析。如今贰逾，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)測悬荣、分析和評估聲學(xué)測量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案。我們的測量解決方案應(yīng)用于汽車疙剑、工業(yè)氯迂、空中交通、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪言缤、錯誤檢測和聲音設(shè)計嚼蚀。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國大陸地區(qū)的代理商，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)管挟。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轿曙，都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系僻孝。
更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
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上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商导帝，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器穿铆、光學(xué)測量設(shè)備您单、光學(xué)元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工荞雏、光通訊虐秦、生物醫(yī)療、科學(xué)研究凤优、國防悦陋、量子光學(xué)、生物顯微筑辨、物聯(lián)傳感叨恨、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝挖垛，培訓(xùn)，硬件開發(fā)秉颗，軟件開發(fā)痢毒，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)品信息蚕甥，或直接來電咨詢4006-888-532哪替。
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