模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章窿给。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)實驗室的副主任贵白，以及模態(tài)分析和控制實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化崩泡、生動而又幽默的語言戒洼，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)分析的入門文章允华。它涉及到了試驗模態(tài)分析的方方面面圈浇，是模態(tài)試驗新手的入門材料寥掐，學習它有助于理解什么是試驗模態(tài)，以及取得高質量的模態(tài)參數磷蜀。
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模態(tài)空間系列（二十四）趣味解讀模態(tài)空間--試驗設置對所測模態(tài)數據有影響嗎衫贬？邊界條件和加速度計有影響嗎？
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試驗設置對于測量的模態(tài)數據有影響嗎屡穗？試驗設置的邊界條件和加速度計有影響嗎贴捡？
影響是必然的！４迳啊＠谜！我們討論一下這個問題础废。
毫無疑問試驗設置和儀器對于測量的數據可能會有影響源祈。當測試諸如磁盤驅動器，透平葉片色迂，機箱香缺，計算機電路板以及其他輕質結構更是如此。
盡管顯然對于一個有經驗的測試工程師來說歇僧，試驗設置和儀器可能會對模態(tài)試驗的測量結果有影響图张，而對于新的模態(tài)試驗測試工程師來說，或許沒有那么顯而易見诈悍。（近期我讀了一篇在輕質結構上進行的模態(tài)試驗報告祸轮，經過多次不同的試驗和分析之后，“揭示了”加速度計的質量對測量的測試對象固有頻率有影響侥钳。所以深入討論這個問題極有價值适袜。）
從實際的角度來看，很明顯在試驗過程中作用到結構上的儀器直接增加了結構的質量舷夺。但是苦酱，我感到大為震驚的是售貌，很多時候大多數剛接觸模態(tài)試驗的測試工程師竟然沒有意識到這個事實。出于某些原因疫萤，他們認為儀器是被測結構的一分子颂跨。但是很多情況下安裝到結構上的儀器對于測量的頻響函數有影響。從理論的角度來看扯饶，固有頻率與剛度質量之比的平方根有關恒削。因此有理由認為如果傳感器的質量加到結構上去的話，會使得測量結果繼而固有頻率會降低尾序。顯然钓丰，加速度計的質量越大，頻率移動的越明顯每币。另一方面携丁，測試對象的大小當然對此也有影響。如果一個加速度計加到一個質量巨大的結構上脯爪，例如橋梁或建筑则北，那么加速度計的影響幾乎可以忽略不計矿微。但是痕慢，當被測結構的大小和質量變小時，加速度計質量的影響變大涌矢。
同樣非常值得注意的是掖举，結構質量不必是結構的整體質量，而是結構的模態(tài)活動部分的有效質量娜庇。例如塔次，考慮一個帶有磁盤驅動器和計算機電路板的大型計算機框架的模態(tài)測試。在框架主體部分的加速度計質量可能不會帶來什么問題名秀。但是励负，在機箱壁板或計算機電路板上的加速度計重量可能會對測得到頻率有嚴重的影響。人們經常搞混了匕得，認為加速度計的質量是相對于結構的總體質量继榆。情況并非如此。它是加速度計質量相對于結構模態(tài)活動部分的質量汁掠，這部分質量跟整體結構的總質量相比可能差別巨大略吨。
展示加速度計質量影響的好方法是去實驗室做一次測試。為了展示質量載荷影響考阱，拿一個輕質磁盤驅動器支架進行測量翠忠。這是一個矩形結構，大約5in×3in×2in高乞榨，用來安裝一些老式的磁盤驅動器秽之。（現(xiàn)在当娱，我對這些測量已經不感冒了，但它們可以清楚地展示問題所在政溃。）
一個質量很輕趾访，一個質量相對輕，一個質量更重的加速度計分別安裝到支架側的開敞部位董虱。進行三次獨立的錘擊試驗取得典型的測量結果扼鞋。只在x-方向測量錘擊激勵和加速度響應，以得到如圖所示的驅動點測量結果愤诱。兩次ji端質量情況的測量結果如圖所示云头。箭頭指出了兩個頻率，例如淫半，測得的260Hz（紅）和271Hz（藍）溃槐；頻率266Hz的第三個中間質量的測量結果未在圖中顯示出來。對這個頻率來講科吭，情況大相徑庭昏滴。所以加速度計質量影響很大；高階頻率影響程度更甚对人。
另一個值得注意的是谣殊，圖中所示幅值低的兩階頻率好像受加速度計質量的影響不嚴重。這兩階模態(tài)是響應中的y-向或z-向主模態(tài)牺弄。因為這個驅動點測量結果只在x-向取得姻几，那么加速度計質量基本上位于這些低幅值模態(tài)的節(jié)點上，故而受到的影響可以忽略势告。
那么從所做的這個簡單試驗可以得出兩個重要結論咱台。首先络拌，加速度計的質量有影響。情況必然如此回溺，因為任意系統(tǒng)定義固有頻率的方程不但含有剛度而且含有質量潭苞。第二睬涧，加速度計質量所處的位置也有影響镐确。如果質量位于某一階模態(tài)的節(jié)點（零幅值點）上黍聂，那么質量的附加就對那階模態(tài)沒有影響。如果加速度計質量位于某一階模態(tài)的反節(jié)點（zui大幅值點）上瓮恭，則對那階模態(tài)產生zui大的影響雄坪。
當然，質量載荷影響會帶來一些問題屯蹦，如果要求測得精確的頻率結果更是如此维哈。利用非接觸（或者非介入）測量設備來測量固有頻率绳姨。例如，用激光設備來獲取高質量FRF測量結果阔挠，不會對結構帶來任何質量載荷影響飘庄。但是，這些設備通常非常昂貴购撼，不是每個實驗室里都有跪削。另外，利用電渦流探頭或應變片進行測量迂求，也可以得到相當好的結果碾盐。但是，被測結構這些用于被測結構并不總是那么方便揩局。
如何識別質量載荷的影響毫玖？嗯，簡單的方法是在結構同一位置安裝兩個加速度計凌盯。用兩個加速度計測量一個FRF結果付枫，再只用一個加速度計測得第二個結果。這將很快發(fā)現(xiàn)質量載荷是否是個問題驰怎。如果這引起了問題阐滩，那么需要進行修正性測量。（這個問題的進一步討論超出了本文范圍砸西，將來有時間再解釋叶眉。）
但是址儒，我感到有另外一件事情跟加速度質量載荷影響一樣重要芹枷，它幾乎總是被忽視了。很多模態(tài)試驗是在“自由-自由”條件下進行的莲趣。實際上鸳慈，在地球上我們沒有辦法做到這點。zui多我們可以模擬出相當接近無約束（自由-自由）的條件喧伞。
采取不同的支架支撐方案走芋，進行了幾次測試。三個FRFs如圖2所示潘鲫。支架支撐在后泡沫上（綠）翁逞，氣囊包裝材料（紅）以及用橡皮條懸掛（藍）。（此處采用討論質量載荷影響相同的頻率范圍溉仑。）顯示的頻率范圍是266Hz到272Hz（另外幅值大為不同挖函。）我們觀察到了跟質量載荷影響幾乎一樣的頻率變化！Ｗ蔷埂怨喘！那么當每個人對質量載荷影響感到厭煩的時候津畸，卻對結構支撐條件想都沒想，我笑我自己（而又提出一些有益的觀點供考慮）必怜。顯然肉拓，支撐條件的變化如同加速度計質量載荷影響一樣重要。很多情況下梳庆，支撐方式的影響比質量載荷影響更為重要 — 要當心芭尽！８嘀础丧肴！
現(xiàn)在只是用試驗室里已有的設備進行這些測量來很快展示給你這個問題。沒有竭盡所能來展示質量載荷問題胧后。但另外也認識到用來保持結構處于“自由-自由”條件的支撐系統(tǒng)同樣重要芋浮。我希望這有助于回答你的關于試驗設置的問題。如果你有關于模態(tài)分析的任何其他問題壳快，問我好了纸巷。
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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，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七婴。智能意味著設備內部處理信號祟偷。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動、可重復和高精度激勵打厘，而沒有雙重打擊修肠。用戶可以根據不同的阻尼/延遲時間，設置撞擊次數户盯、沖擊力和撞擊之間的延遲時間嵌施。所有的預置，如零點或沖擊力搜索莽鸭，都是由錘子自動完成的吗伤。用戶不再需要手動調整。
針對全自動沖擊錘的研制硫眨，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足淆。
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，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入參數。這樣缸浦，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點夕冲，在那里，通過力傳感器信號中的特征變化檢測到接觸事件裂逐，手臂的移動方向可以反轉歹鱼。
與半自動沖擊錘相比，WaveHitMAX自動脈沖錘具有新的功能卜高。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弥姻，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、輕松地操作掺涛。
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-配重的組合庭敦。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動沖擊測試的智能脈沖錘，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薪缆！
如果您對WaveHitMAX-全自動沖擊測試的智能脈沖錘有興趣秧廉，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。作為應用計算機科學促進會（GFai）的100%子公司拣帽，它始終以行業(yè)為導向和以應用為導向疼电。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學攝像機而聞名，用于聲源的定位减拭，可視化和分析蔽豺。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)測拧粪、分析和評估聲學測量數據的完整軟件解決方案修陡。我們的測量解決方案應用于汽車、工業(yè)可霎、空中交通魄鸦、火車交通和研發(fā)領域的降噪、錯誤檢測和聲音設計啥纸。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國大陸地區(qū)的代理商号杏，為您提供專業(yè)的選型以及技術服務婴氮。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斯棒，都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系主经。
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