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(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)室的副主任绽左，以及模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任悼嫉。Peter Avitabile教授以略帶口語化、生動(dòng)而又幽默的語言拼窥，在每篇文章中集中介紹試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的一個(gè)主題戏蔑，是非常好的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的入門文章。它涉及到了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方方面面鲁纠，是模態(tài)試驗(yàn)新手的入門材料总棵，學(xué)習(xí)它有助于理解什么是試驗(yàn)?zāi)B(tài)，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)改含。
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模態(tài)空間系列（八十九）趣味解讀模態(tài)空間 – 驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響到底是什么？必須準(zhǔn)確地在同一點(diǎn)錘擊嗎硬霍？
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那么驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響到底是什么抽减？你必須準(zhǔn)確地在同一個(gè)點(diǎn)錘擊嗎允青？
那我們看一看這個(gè)問題。
對(duì)于試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試卵沉，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響總是招來很多疑問颠锉。當(dāng)進(jìn)行試驗(yàn)特別是對(duì)這個(gè)測(cè)量結(jié)果，要考慮幾件事情史汗。因而討論這個(gè)問題很重要琼掠。
作為試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試的組成部分，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量非常重要停撞。驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響是一個(gè)測(cè)量結(jié)果瓷蛙，其中在結(jié)構(gòu)上的同一個(gè)點(diǎn)沿著同一個(gè)方向測(cè)量輸入力和響應(yīng)。當(dāng)我們討論這類測(cè)量時(shí)戈毒，有幾件事要考慮艰猬。
無疑，錘擊結(jié)構(gòu)于同一個(gè)位置實(shí)際上是非常困難的埋市，在這里你要同時(shí)測(cè)量響應(yīng)冠桃，所以有些實(shí)際可能引發(fā)的后果需要考慮。我曾見過多次工程案例恐疲，其中為了得到這個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響腊满，加速度計(jì)的外殼像是承受了物理沖擊。現(xiàn)在作為進(jìn)行這類測(cè)量的方法培己，這確乎不為推薦碳蛋。所以我們需要想一想如何進(jìn)行測(cè)量，如何考慮實(shí)際進(jìn)行這類測(cè)量所引發(fā)的后果省咨。
所以很顯然我們需要設(shè)法得到盡可能符合預(yù)想的結(jié)果肃弟，不要真的在加速度計(jì)本身上進(jìn)行錘擊。那么實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)的一種方法是在結(jié)構(gòu)相反的一側(cè)進(jìn)行測(cè)量零蓉。如果截面剛度很大或者是實(shí)心的笤受，這似乎是獲得結(jié)果的一種可能方法。唯yi差別在于需要考慮測(cè)量結(jié)果的相位敌蜂，這樣如果加速度計(jì)的敏感正方向與預(yù)期的測(cè)量結(jié)果差180度箩兽，需要修正相位。并且在已有的幾乎每個(gè)模態(tài)軟件包中章喉，允許包含相位汗贫，來定義測(cè)量結(jié)果是沿著“正”方向抑或是沿著“負(fù)”方向身坐。所以這根本不是問題（但稍后我們會(huì)討論一個(gè)難點(diǎn)）。
進(jìn)行測(cè)量時(shí)落包，得到驅(qū)動(dòng)點(diǎn)結(jié)果的另外一種辦法是在加速度計(jì)旁邊錘擊〔可撸現(xiàn)在這不是真正的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果，但如果結(jié)構(gòu)很大咐蝇，就不是問題涯鲁。所以如果我要在一個(gè)巨大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上進(jìn)行測(cè)量，錘擊位置的這點(diǎn)細(xì)小差異的影響根本微不足道有序。但是抹腿，如果我要在一個(gè)更小的結(jié)構(gòu)，例如磁盤驅(qū)動(dòng)器或者噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)透平葉片上笔呀，得到相同的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果幢踏，在這種情況下，相對(duì)于加速度計(jì)實(shí)際幾何位置和實(shí)際錘擊位置的細(xì)小差異许师，結(jié)構(gòu)的外形尺寸可能造成驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果相當(dāng)大的改變房蝉。
影響將是非常依賴于隨每個(gè)微小距離變化而變化的模態(tài)振型值。如果模態(tài)振型變化不大微渠，真實(shí)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果和測(cè)得的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果之間的差異或許完全不足道搭幻。但是隨著結(jié)構(gòu)開始變小，或者考慮高階模態(tài)時(shí)逞盆，模態(tài)振型實(shí)際改變的影響會(huì)影響更大（絕無雙關(guān)之意）檀蹋。歸到底，這實(shí)際上都與描述頻響函數(shù)的方程有關(guān)云芦，對(duì)于單階模態(tài)近似俯逾，寫成模態(tài)振型的形式，可以如下表示：
顯然舅逸，如果點(diǎn)“i”和“j”之間的模態(tài)振型值非常的小桌肴，那么實(shí)際測(cè)得的頻響函數(shù)的變化以及驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果將會(huì)非常的小。所以這都依賴于外形尺寸以及相對(duì)于加速度計(jì)和錘擊位置細(xì)小距離改變的模態(tài)振型變化量琉历。
但是坠七，我們考慮另外一種情況，這可能是一個(gè)更為普遍的問題旗笔，需要講清楚彪置。很多時(shí)候，進(jìn)行測(cè)量蝇恶，為了方便拳魁，加速度計(jì)布置在結(jié)構(gòu)相反的一側(cè)。如果結(jié)構(gòu)是實(shí)心截面或者非常剛硬撮弧，按照這種方式進(jìn)行測(cè)量似乎有道理潘懊∫粒或者由于空間的限制，這或許不可能卦尊。不管怎樣，拿一個(gè)簡(jiǎn)單的管梁截面來說明需要考慮的一些其他注意事項(xiàng)舌厨。梁的截面示于圖1岂却，同時(shí)在右側(cè)有兩個(gè)小的淚滴形加速度計(jì)安裝在結(jié)構(gòu)上，顯示的紅色加速度計(jì)作為真的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果裙椭，而顯示的藍(lán)色加速度計(jì)作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的近似躏哩，可能通常會(huì)采集。顯然這里可以進(jìn)行測(cè)量揉燃，因?yàn)樵诹旱亩瞬窟M(jìn)行頻響函數(shù)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量扫尺，可以做得到；但是如果需要在中間位置測(cè)量炊汤，真正的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量就不可能了正驻。（供參考，這個(gè)鋁梁長(zhǎng)約60英寸抢腐，截面1英寸×2英寸姑曙，壁厚3/16英寸。）
圖1 – 梁測(cè)量的示意圖
現(xiàn)在迈倍，在4000Hz范圍內(nèi)進(jìn)行錘擊測(cè)量伤靠，為了更清楚地觀察頻響函數(shù)的差異，同時(shí)在1000Hz范圍內(nèi)進(jìn)行放大啼染。圖2所示宴合，為了比較，頻響函數(shù)的虛部以及兩條曲線（紅色為真正的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)頻響函數(shù)迹鹅，藍(lán)色為近似頻響）重疊在一起卦洽。函數(shù)的虛部基本上沒有差別。記住徒欣，對(duì)一個(gè)模態(tài)分的比較開的比例阻尼系統(tǒng)逐样，當(dāng)實(shí)部為零時(shí)，頻響的虛部將是峰打肝。圖2似乎表明基本上沒有什么差別脂新，會(huì)讓你以為這個(gè)測(cè)量結(jié)果沒有錯(cuò)誤。
圖2 – 頻響虛部
但是粗梭，如果我們觀察頻響函數(shù)的幅值争便，會(huì)發(fā)現(xiàn)某些東西，指出是另外一回事兒断医。注意滞乙，兩次測(cè)量結(jié)果間的反共振沒有對(duì)齊在一起奏纪。這與兩次測(cè)量結(jié)果的相位差直接相關(guān)，所以盡管幅值對(duì)齊的很好斩启，但兩次測(cè)量的相位顯示出了明顯的差異序调。目前為止，乍看這個(gè)簡(jiǎn)單的梁截面兔簇，將會(huì)預(yù)料到低階模態(tài)相對(duì)地不受測(cè)量準(zhǔn)確驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)近似測(cè)量結(jié)果之間差別的影響发绢，特別是低階模態(tài)。但非常明顯是有差異垄琐。（并且保險(xiǎn)起見边酒，這里沒有儀器的問題，將兩個(gè)加速度計(jì)頭對(duì)頭安裝重復(fù)測(cè)量狸窘，測(cè)量結(jié)果完全類似墩朦。）
圖3 – 頻響幅值
盡管幅值像是給出了模態(tài)振型的良好展現(xiàn)，但有更為重要的東西要注意翻擒，如果利用這些頻響于任何基于頻率的子結(jié)構(gòu)類型的應(yīng)用氓涣，不同的測(cè)點(diǎn)可能采集到的任何不一致數(shù)據(jù)，在數(shù)值處理上韭寸，相位/反共振問題將會(huì)帶來很多困難春哨。我希望現(xiàn)在對(duì)于驅(qū)動(dòng)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果，你有一個(gè)更好的理解了恩伺。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題赴背，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晶渠，得到了Peter Avitabile教授的書面授權(quán)凰荚，Peter Avitabile教授擁有文章全部權(quán)利，北京科尚儀器只為學(xué)習(xí)教育目的而使用它們褒脯。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯便瑟，請(qǐng)保留本段的描述信息。
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)番川，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)的新途徑到涂。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號(hào)。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測(cè)試對(duì)象的全自動(dòng)颁督、可重復(fù)和高精度激勵(lì)践啄，而沒有雙重打擊。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時(shí)間沉御，設(shè)置撞擊次數(shù)屿讽、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間。所有的預(yù)置吠裆，如零點(diǎn)或沖擊力搜索伐谈，都是由錘子自動(dòng)完成的烂完。用戶不再需要手動(dòng)調(diào)整。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制诵棵，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題抠蚣。
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)履澳。這樣柱徙，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)，在那里奇昙，通過力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)敌完。
與半自動(dòng)沖擊錘相比储耐，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能。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)象之間的位置滨溉，無需重新設(shè)置
WaveHitMAX自動(dòng)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什湘、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
? 通過附件配置脈沖特性
? 通過遠(yuǎn)程控制或集成到客戶系統(tǒng)中來觸發(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-配重的組合弦讽。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘贱呐，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)智能脈沖錘次企！
如果您對(duì)WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣，請(qǐng)?jiān)L問上海昊量光電的官方網(wǎng)頁(yè)：
http://www.wjjzl.com/details-1495.html
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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15年哟旗。作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（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)向栋操。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機(jī)而聞名闸餐，用于聲源的定位，可視化和分析矾芙。如今舍沙，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)、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剔宪。我們的測(cè)量解決方案應(yīng)用于汽車拂铡、工業(yè)、空中交通葱绒、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪感帅、錯(cuò)誤檢測(cè)和聲音設(shè)計(jì)。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國(guó)大陸地區(qū)的代理商哈街，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)留瞳。對(duì)于WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣或者任何問題，都?xì)g迎通過電話骚秦、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系她倘。
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