模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章叮叹。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(jié)構(gòu)動力學和聲學系統(tǒng)實驗室的副主任艾栋，以及模態(tài)分析和控制實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化蛉顽、生動而又幽默的語言蝗砾，在每篇文章中集中介紹試驗?zāi)B(tài)分析的一個主題，是非常好的試驗?zāi)B(tài)分析的入門文章携冤。它涉及到了試驗?zāi)B(tài)分析的方方面面悼粮，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?zāi)B(tài)曾棕，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)扣猫。
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，得到了Peter Avitabile教授的書面授權(quán)翘地，Peter Avitabile教授擁有文章全部權(quán)利申尤，北京科尚儀器只為學習教育目的而使用它們癌幕。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯，請保留本段的描述信息瀑凝。
展示全部 
模態(tài)空間系列（二十五）趣味解讀模態(tài)空間--對于所做的不同類型模態(tài)試驗序芦，哪種窗合適？
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粤咪，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)利渴杆，北京科尚儀器只為學習教育目的而使用它們寥枝。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯，請保留本段的描述信息磁奖。
對于所做的不同類型模態(tài)試驗囊拜，哪種窗合適？
那我們討論一下這個問題比搭。
這個問題問得好冠跷。我們回顧一下常用的激勵技術(shù)及其相關(guān)的窗函數(shù)。實際上身诺，利用FFT的傅立葉變換含有一些必須首先考慮的限制條件蜜托。這些要求有助于搞清楚為何使用某種激勵，什么窗是zui適合的霉赡。
首先我們記住傅立葉變換定義為從-∞到+∞橄务。只要測得了整個瞬態(tài)信號或者捕捉到了一段重復的信號，就可以滿足FFT的要求穴亏。如果這不滿足蜂挪，那么稱為泄漏的zui為重要的信號處理問題會導致嚴重的后果。窗是加權(quán)函數(shù)嗓化，用來減少泄漏的影響 — 泄漏的影響永遠不能完全消除棠涮。這真是個問題，必須解決刺覆。那么基于這個基本事實严肪，我們來討論用于試驗?zāi)B(tài)測試的不同類型的激勵信號，并解釋這些激勵的常用窗函數(shù)隅津。
錘擊試驗是一種非常常見試驗技術(shù)诬垂，經(jīng)常用于模態(tài)試驗。錘擊試驗總是引起某種瞬態(tài)響應(yīng)伦仍，它是阻尼衰減正弦波形的疊加结窘。它屬于這種情況，整個瞬態(tài)事件可以捕捉得到充蓝，故而滿足了FFT的要求隧枫，泄漏不再是個問題喉磁。但是對于大多數(shù)結(jié)構(gòu)，特殊是小阻尼結(jié)構(gòu)官脓，在捕捉數(shù)據(jù)的樣本記錄階段协怒，指數(shù)衰減響應(yīng)常常沒有充分地衰減。那么這意味著或許不能滿足FFT的要求卑笨。這種情況下孕暇，常常對數(shù)據(jù)施加指數(shù)窗，于是赤兴，將數(shù)據(jù)進行加權(quán)以更好地滿足FFT的要求妖滔。圖1顯示了一個錘擊時間脈沖，原始時域響應(yīng)以及加指數(shù)窗后的時間響應(yīng)桶良。
響應(yīng)進行了指數(shù)窗加權(quán)陨帆，因而這個信號更好地滿足了FFT處理的要求曲秉。好似捕捉到了完整的信號 — 但是以窗函數(shù)為代價。施加指數(shù)窗的另外替代方案是或者調(diào)整測量帶寬以允許捕捉更多的時間數(shù)據(jù)或者增加總的樣本點數(shù)疲牵，其直接影響就是采集更多的時域數(shù)據(jù)承二。任何情況下，如果在樣本時段的尾部瑰步，信號沒有基本衰減到零矢洲，那么就有必要采取指數(shù)窗來減少泄漏的影響。
在很多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中缩焦，還有個力窗读虏，可以施加到激勵的沖擊階段。這個力窗用于減少力錘激勵通道可能存在的噪聲影響袁滥。通常盖桥，這個窗設(shè)置為樣本窗的大約10%，使得沖擊脈沖位于這個單位增益窗內(nèi) — 時間記錄的其余部分加權(quán)至零题翻。力窗或許并不總是需要揩徊，但大多數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都有。非常值得注意的是這個窗永遠不該用在試圖去掉雙擊的影響上嵌赠，雙擊在錘擊測試時可能存在塑荒。采取力窗去掉雙擊的第二次沖擊的影響會使得輸入力譜嚴重失真。
至此已經(jīng)解釋了沖擊激勵姜挺。我們來討論試驗?zāi)B(tài)測試中常用的激振器激勵的窗函數(shù)注意事項齿税。zui為常用的是隨機激勵。隨機激勵帶來的問題是在采樣時段內(nèi)永遠不會有重復的信號炊豪。于是需要窗函數(shù)來減少泄漏的影響凌箕。
隨機激勵常用的窗上漢寧窗拧篮。但是必須指出，使用窗函數(shù)牵舱，為此目的的任何窗串绩，會對測量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響 — 但是為了減少泄漏影響，使用窗函數(shù)是必要之惡芜壁。記住通過使用窗函數(shù)只能減少泄漏的影響 — 永遠不能完全消除它礁凡。所有的窗總是會對測量的幅值產(chǎn)生影響，跟真實幅值比變小了沿盅，而且一般情況下有這樣的影響把篓，跟實際存在的阻尼相比較，好像具有更大的阻尼腰涧。從隨機激勵得到的典型輸入-輸出測量結(jié)果如圖2所示，在測得的輸入和響應(yīng)通道中都施加了漢寧窗紊浩。使用漢寧窗會引起zui大16%之多的幅值失真窖铡。當然這要比不加窗泄漏導致的失真更好些。
因為泄漏及加窗帶來的失真等相關(guān)問題坊谁，發(fā)展了其他的激勵技術(shù)费彼，特別意在消除泄漏及加窗需要。諸如偽隨機口芍，周期隨機箍铲，猝發(fā)隨機，正弦掃頻和數(shù)字步進正弦等激勵技術(shù)都發(fā)展出來了鬓椭。（在將來文章中將討論所有這些技術(shù)颠猴。）今天模態(tài)試驗常用的激勵是猝發(fā)隨機，下面進行討論小染。
根本問題是除非捕捉到了完整的瞬態(tài)信號或者一段重復的數(shù)據(jù)翘瓮，否則會有泄漏。所有的專門激勵技術(shù)都意圖按照某種方法來滿足FFT的要求裤翩。若其滿足资盅，則無泄漏，那么就無需施加任何窗權(quán)重函數(shù)踊赠。在猝發(fā)隨機情況中呵扛，激勵信號按照在采樣時間段內(nèi)開始、在采樣時間段內(nèi)結(jié)束的方式施加到結(jié)構(gòu)上去筐带。這直接表明FFT處理的基本要求完全得到滿足今穿；這個信號沒有泄漏，無需加窗烫堤。典型情況是荣赶，采樣的50%～80%猝發(fā)是可以定制的凤价，由操作人員來指定。現(xiàn)在輸入激勵信號沒有泄漏拔创，但是響應(yīng)通道有些必須的注意事項利诺。
當激振器激勵結(jié)束的時候，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)沒有立即停止剩燥。一般來講慢逾，激振器激勵停止后，在響應(yīng)通道中可以看到有些指數(shù)衰減信號灭红。（實際上激勵信號停止后侣滩，在激勵通道中也可以看到測得的一些力信號；這部分輸入是必須測量的变擒，作為輸入激勵函數(shù)的一部分君珠。）一個典型的輸入-輸出猝發(fā)隨機信號如同3所示。
只要在樣本點測量時間段的尾部測得的響應(yīng)基本上衰減到零娇斑，則捕捉到了完整的信號策添，就無需施加窗權(quán)重函數(shù)。但是如果情況并非如此毫缆，則需要進行某些調(diào)整唯竹。為了捕捉到完整的瞬態(tài)信號，那么或者可以減少激勵猝發(fā)信號的長度苦丁，調(diào)整帶寬來提供更多的時域數(shù)據(jù)或者提供更多的頻譜線數(shù)浸颓，這些在根本上增大了捕捉到的時域樣本點數(shù)。通常所有這些都會有助于確保在采集到的數(shù)據(jù)樣本點中捕捉到了結(jié)構(gòu)的全部響應(yīng)旺拉。一般情況下产上，這種激勵技術(shù)無需加窗。實際上這種激勵技術(shù)的目的就是消除任何權(quán)重函數(shù)的施加账阻。這就會得到?jīng)]有泄漏的測量結(jié)果蒂秘，它滿足FFT處理的周期性要求。
好了淘太，對于這些zui為常用試驗?zāi)B(tài)激勵技術(shù)姻僧，我希望你理解哪種窗是合適的。（在將來的文章中將討論其他激勵技術(shù)蒲牧。）如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題撇贺，盡管問我好了。
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冰抢，得到了Peter Avitabile教授的書面授權(quán)松嘶，Peter Avitabile教授擁有文章全部權(quán)利，北京科尚儀器只為學習教育目的而使用它們挎扰。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯翠订，請保留本段的描述信息巢音。
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，昊量光電新推出的這款智能沖擊錘的發(fā)明為結(jié)構(gòu)動力學應(yīng)用提供了機械激勵的新途徑尽超。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號官撼。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似谁，而沒有雙重打擊傲绣。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時間，設(shè)置撞擊次數(shù)巩踏、沖擊力和撞擊之間的延遲時間秃诵。所有的預(yù)置，如零點或沖擊力搜索塞琼，都是由錘子自動完成的菠净。用戶不再需要手動調(diào)整。
針對全自動沖擊錘的研制彪杉，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嗤练。
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，使傳感器信號作為運動控制單元的主要輸入?yún)?shù)在讶。這樣，脈沖錘的手臂可以向上移動到試件的命中點霜大，在那里构哺，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)战坤。
與半自動沖擊錘相比曙强，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途茫，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碟嘴、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(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-配重的組合囊卜。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動沖擊測試的智能脈沖錘娜扇，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栅组，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年雀瓢。作為應(yīng)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(yīng)用為導向玉掸。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學攝像機而聞名刃麸，用于聲源的定位，可視化和分析司浪。如今泊业，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)測把沼、分析和評估聲學測量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案。我們的測量解決方案應(yīng)用于汽車吁伺、工業(yè)饮睬、空中交通、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪箱蝠、錯誤檢測和聲音設(shè)計续捂。
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)宦搬。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牙瓢，都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系间校。
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)代理商矾克，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器憔足、光學測量設(shè)備胁附、光學元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工滓彰、光通訊控妻、生物醫(yī)療、科學研究揭绑、國防弓候、量子光學、生物顯微他匪、物聯(lián)傳感菇存、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝邦蜜，培訓依鸥，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)悼沈，系統(tǒng)集成等服務(wù)贱迟。
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，或直接來電咨詢4006-888-532井辆。
展示全部
