模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章对粪。Peter Avitabile教授是美國(guó)麻省大學(xué)洛威爾校區(qū)UMASS Lowell機(jī)械工程系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和聲學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的副主任右冻，以及模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語(yǔ)化著拭、生動(dòng)而又幽默的語(yǔ)言纱扭，在每篇文章中集中介紹試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的一個(gè)主題，是非常好的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的入門文章茫死。它涉及到了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方方面面，是模態(tài)試驗(yàn)新手的入門材料，學(xué)習(xí)它有助于理解什么是試驗(yàn)?zāi)B(tài)屡久，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)忆首。
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模態(tài)空間系列（二十八）趣味解讀模態(tài)空間--多輸入多輸出MIMO試驗(yàn)有什么實(shí)際好處版姑？
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MIMO試驗(yàn)有什么實(shí)際好處？為什么不只是利用SISO然后去移動(dòng)激振器么介？
那我們討論一下其中差異吧娜遵。
與單輸入單輸出（SISO）得到的數(shù)據(jù)相比較時(shí)，多輸入多輸出（MIMO）試驗(yàn)具有很多優(yōu)點(diǎn)设拟。來(lái)自多個(gè)激振器的能量允許結(jié)構(gòu)在整體上受到更為一致的激勵(lì)，于是得到更好的頻響函數(shù)（FRF）鸽扁。當(dāng)只利用一個(gè)激振器時(shí)蒜绽，得到的測(cè)量結(jié)果通常不及多個(gè)激振器激勵(lì)好，大型結(jié)構(gòu)時(shí)更是如此桶现。用單個(gè)激振器的方法躲雅，很難在整體結(jié)構(gòu)上得到一個(gè)相當(dāng)好的激勵(lì)水平。
另一個(gè)重要因素是激振器設(shè)置對(duì)被測(cè)試驗(yàn)對(duì)象的影響骡和。利用單個(gè)激振器方法時(shí)相赁，為了得到多參考曲線擬合技術(shù)所需的多參考點(diǎn)數(shù)據(jù)，必須多次設(shè)置激振器系統(tǒng)钮科。很多時(shí)候試驗(yàn)布置方案或許對(duì)測(cè)得的頻響函數(shù)有影響。用單激振器采集多參考點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)婆赠，這可能是個(gè)嚴(yán)重的隱患绵脯。跟SISO試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)相比，用MIMO試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)總體上講更為一致。
為了看清差異蛆挫，在結(jié)構(gòu)上利用單個(gè)激振器和多個(gè)激振器激勵(lì)兩種技術(shù)采集一些數(shù)據(jù)赃承。采集四組不同的數(shù)據(jù)：
SISO，隨機(jī)激勵(lì)悴侵，加漢寧窗
SISO瞧剖，猝發(fā)隨機(jī)可免，不加窗
MIMO抓于，隨機(jī)激勵(lì)，加漢寧窗
MIMO浇借，猝發(fā)隨機(jī)捉撮，不加窗
在所有情況下，采集兩個(gè)激勵(lì)位置之間的互易頻響測(cè)量結(jié)果妇垢。對(duì)所有試驗(yàn)加速度計(jì)一直安裝在結(jié)構(gòu)上，以減少可能存在的質(zhì)量載荷影響修己。在得到不同測(cè)量結(jié)果當(dāng)中，僅僅是連上或者斷開(kāi)激振器迎罗。（實(shí)際上激振器放置在測(cè)量位置睬愤，需要時(shí)才連上或者斷開(kāi)，以減少激振器設(shè)置的影響問(wèn)題纹安。）四種情況的FRF測(cè)量結(jié)果如圖1所示尤辱。每張圖包含兩個(gè)互易的FRFs — Hij和Hji房轿。
乍一看好像四種技術(shù)得到了相同的數(shù)據(jù)吆你∈鹉猓看上去頻響相當(dāng)好糖声。但是深入探究每種技術(shù)腻脏，互易的測(cè)量結(jié)果的差別還是顯而易見(jiàn)的（圖2）衅胀。
首先卒茬，觀察圖2（a）所示的利用SISO隨機(jī)激勵(lì)得到的FRF測(cè)量結(jié)果船老。注意到兩條曲線并沒(méi)有很好地吻合在一起，特別是在共振峰附近圃酵。也注意到即使加了漢寧窗，隨機(jī)激勵(lì)在頻響函數(shù)測(cè)量結(jié)果上還是顯示出了明顯的不同郭赐；這是由于隨機(jī)激勵(lì)過(guò)程中的泄漏影響薪韩，加漢寧窗也不能完全去除掉。激振器設(shè)置和連接激振器到結(jié)構(gòu)的推力桿的剛度影響直接造成頻響函數(shù)譜峰的移動(dòng)。很明顯試驗(yàn)設(shè)置對(duì)測(cè)量的頻響函數(shù)數(shù)據(jù)有影響俘陷。
下面罗捎，觀察圖2（b）所示的利用SISO猝發(fā)激勵(lì)得到的FRF測(cè)量結(jié)果。注意到在第1個(gè)共振峰附近岭洲，兩個(gè)峰還是沒(méi)有很好地吻合在一起宛逗。但是，與隨機(jī)激勵(lì)加漢寧窗相比較盾剩，猝發(fā)隨機(jī)激勵(lì)得到了更好一點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果。猝發(fā)隨機(jī)激勵(lì)通常得到更好的整體測(cè)量結(jié)果告私，因?yàn)閷?duì)采集的數(shù)據(jù)無(wú)需加窗屎暇。這是由于測(cè)量結(jié)果滿足FFT處理的周期性要求。隨機(jī)激勵(lì)通常會(huì)需要很多次的平均來(lái)減少所測(cè)FRF數(shù)據(jù)的方差驻粟，但仍然得不到跟猝發(fā)隨機(jī)激勵(lì)一樣好的測(cè)量結(jié)果根悼。
現(xiàn)在，觀察圖2（c）所示的利用MIMO隨機(jī)激勵(lì)得到的FRF測(cè)量結(jié)果蜀撑。第1個(gè)共振頻率附近 的峰比之前的情況好多了挤巡。但總體上FRF還是有明顯的差異，差異主要在于反共振頻率附近酷麦。因?yàn)閮蓚€(gè)激振器同時(shí)安裝在結(jié)構(gòu)上，測(cè)試過(guò)程中激振器安裝的影響是相同的沃饶。所以共振峰不受試驗(yàn)設(shè)置的影響母廷。
zui后，觀察圖2（d）所示的利用MIMO猝發(fā)隨機(jī)得到的FRF測(cè)量結(jié)果糊肤。這個(gè)互易測(cè)量結(jié)果幾乎完全相同琴昆。顯然，這個(gè)測(cè)量結(jié)果是所有測(cè)量結(jié)果中zui好的馆揉。猝發(fā)隨機(jī)MIMO激勵(lì)具有zui優(yōu)的總體特性 — 測(cè)量結(jié)果無(wú)需加窗因?yàn)闆](méi)有泄漏业舍，具有互易FRF所需的一致性，因?yàn)樵囼?yàn)過(guò)程中激振器同時(shí)安裝到結(jié)構(gòu)上升酣。
因此根據(jù)SISO和MIMO的評(píng)估數(shù)據(jù)，很顯然拗踢，MIMO數(shù)據(jù)得到了更為一致相關(guān)的數(shù)據(jù)脚牍。當(dāng)評(píng)估共振峰時(shí)，SISO數(shù)據(jù)清楚地顯示出了差別巢墅。另外诸狭，與隨機(jī)激勵(lì)加漢寧窗相比券膀，猝發(fā)隨機(jī)激勵(lì)得到的結(jié)果更優(yōu)。
圖3顯示出了另一個(gè)有意思的地方驯遇。注意這兩次SISO和MIMO均產(chǎn)生不同的結(jié)果芹彬。這清楚地表明試驗(yàn)設(shè)置對(duì)于測(cè)量的頻響有影響。當(dāng)然叉庐，我們意識(shí)到頻響的峰可能受到連接激振器到結(jié)構(gòu)的推力桿剛度影響，但至少對(duì)于MIMO設(shè)置陡叠，共振峰是一致相關(guān)的玩郊。（這是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)，特別是當(dāng)利用多參考點(diǎn)模態(tài)參數(shù)估計(jì)技術(shù)來(lái)提取系統(tǒng)模態(tài)時(shí)枉阵，更是這樣译红。）
我希望這個(gè)例子有助于展示MIMO試驗(yàn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問(wèn)題兴溜，盡管問(wèn)我好了侦厚。
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模態(tài)激勵(lì)全新的解決方案-WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘
實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析中必不可少的一環(huán)就是模態(tài)激勵(lì)淳蔼，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(dòng)力學(xué)應(yīng)用提供了機(jī)械激勵(lì)的新途徑。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號(hào)裁眯。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測(cè)試對(duì)象的全自動(dòng)鹉梨、可重復(fù)和高精度激勵(lì)，而沒(méi)有雙重打擊穿稳。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時(shí)間存皂，設(shè)置撞擊次數(shù)逢艘、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間旦袋。所有的預(yù)置，如零點(diǎn)或沖擊力搜索它改，都是由錘子自動(dòng)完成的疤孕。用戶不再需要手動(dòng)調(diào)整。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制祭阀，WaveHitMAX采用包括整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制的閉環(huán)控制方法解決了這一問(wèn)題鹉戚。
圖1. 用于脈沖錘內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制的傳感器-執(zhí)行器控制回路示意圖
對(duì)新型沖脈沖錘WaveHitMAX的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，使傳感器信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)控制單元的主要輸入?yún)?shù)专控。這樣抹凳，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)，在那里伦腐，通過(guò)力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件赢底，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)。
與半自動(dòng)沖擊錘相比柏蘑，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能幸冻。內(nèi)部信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)有:
? 全自動(dòng)單擊
? 自動(dòng)搜索用戶自定義的沖擊力
? 自動(dòng)零點(diǎn)搜索
? 確認(rèn)對(duì)質(zhì)量保證的影響
? 更改錘頭與測(cè)試對(duì)象之間的位置辩越，無(wú)需重新設(shè)置
WaveHitMAX自動(dòng)模態(tài)力錘可以通過(guò)以太網(wǎng)在Windows設(shè)備(PC或平板電腦)上通過(guò)包含的軟件快速嘁扼、輕松地操作。
自動(dòng)模態(tài)脈沖錘特點(diǎn)：
? 自動(dòng)零點(diǎn)搜索
? 可重復(fù)的單擊激發(fā)
? 內(nèi)部傳感器評(píng)估和過(guò)程控制
? 自動(dòng)搜索和調(diào)整沖擊力
? 位置的變化是自動(dòng)預(yù)測(cè)的
? 通過(guò)附件配置脈沖特性
? 通過(guò)遠(yuǎn)程控制或集成到客戶系統(tǒng)中來(lái)觸發(fā)功能
? 在德國(guó)設(shè)計(jì)和組裝
? CE認(rèn)證
1.確保單次激發(fā)
雙重撞擊激勵(lì)可以在時(shí)域和頻域檢測(cè)到
2.豐富的配件支持
不同的傳感器-尖端-配重的組合黔攒。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘趁啸，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(dòng)智能脈沖錘督惰！
如果您對(duì)WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣不傅，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)上海昊量光電的官方網(wǎng)頁(yè)：
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(guó)制造"的聲音和振動(dòng)測(cè)量和分析創(chuàng)新產(chǎn)品超過(guò)15年。作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（GFai）的100%子公司赏胚，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向访娶。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機(jī)而聞名觉阅，用于聲源的定位崖疤，可視化和分析。如今典勇，該產(chǎn)品組合還包括實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的創(chuàng)新以及用于監(jiān)測(cè)劫哼、分析和評(píng)估聲學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)的完整軟件解決方案。我們的測(cè)量解決方案應(yīng)用于汽車权烧、工業(yè)、空中交通伤溉、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪般码、錯(cuò)誤檢測(cè)和聲音設(shè)計(jì)。
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