模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章浦箱。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)室的副主任吸耿，以及模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化酷窥、生動(dòng)而又幽默的語言咽安，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)分析的入門文章蓬推。它涉及到了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方方面面妆棒，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)，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)糕珊。
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模態(tài)空間系列（十九）趣味解讀模態(tài)空間--利用實(shí)際工作載荷作為模態(tài)試驗(yàn)的激振力坟乾，有意義嗎？
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利用實(shí)際工作載荷作為模態(tài)試驗(yàn)的激振力低葫，有意義嗎宗兼？
如果這個(gè)力是隨機(jī)信號(hào)的話？
這個(gè)問題不容易回答氮采。它牽涉到的很多方面殷绍，為了充分理解其解答，我們需要進(jìn)行討論鹊漠。
利用隨機(jī)工作激勵(lì)似乎是一個(gè)很好的主意主到，但結(jié)果是，提取出來的模態(tài)參數(shù)不可能跟模態(tài)試驗(yàn)中得到的參數(shù)那樣幾乎一樣好躯概，其中模態(tài)試驗(yàn)利用更為傳統(tǒng)意義的某種激勵(lì)技術(shù)登钥。我們討論一下這個(gè)問題，來看一看容易犯的一些錯(cuò)誤在哪里娶靡。為了理解全部真諦牧牢，之前另外一些已經(jīng)問過并其已經(jīng)作答的模態(tài)問題將有助于闡明這個(gè)問題(SEM ET V23 No1, V23 No4, V23 No6 )。
讓我們回想一下姿锭，通常情況下進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試來提取結(jié)構(gòu)的固有的模態(tài)參數(shù) — 即塔鳍，頻率、阻尼和模態(tài)振型呻此。為了提取這些參數(shù)轮纫，需要測(cè)得精確的頻響函數(shù)。通常焚鲜，我們竭盡全力地激勵(lì)結(jié)構(gòu)掌唾，利用非常專門的激勵(lì)技術(shù)來減少放前，或者盡大可能地消除可能存在的泄漏和其他信號(hào)處理誤差。記住糯彬，任何存在的信號(hào)處理誤差都會(huì)使測(cè)得的頻響畸變凭语，并且它們自身表現(xiàn)為不準(zhǔn)確的模態(tài)參數(shù)。
一般說來撩扒，隨機(jī)信號(hào)不能提供非常優(yōu)的激勵(lì)來得到精確的頻響函數(shù)似扔。隨機(jī)激勵(lì)技術(shù)以在測(cè)得的頻譜中引起泄漏而不受人待見。跟其他沒有泄漏的測(cè)量技術(shù)（如猝發(fā)隨機(jī)却舀、正弦掃頻、數(shù)字步進(jìn)正弦）相比锤灿，即使加窗挽拔，所測(cè)得的頻響函數(shù)也會(huì)失真。利用隨機(jī)激勵(lì)和猝發(fā)隨機(jī)激勵(lì)得到的頻響函數(shù)之間的比較如圖1所示但校。很清楚螃诅，在測(cè)量結(jié)果中沒有泄漏的猝發(fā)隨機(jī)的測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于隨機(jī)測(cè)量結(jié)果。（盡管沒有顯示状囱，相干也是同樣更優(yōu)术裸。）
更進(jìn)一步講，從隨機(jī)激勵(lì)中提取出來的模態(tài)參數(shù)同樣會(huì)有畸變亭枷，并且在很多情況下袭艺，在測(cè)量結(jié)果中實(shí)際上看起來好像是有兩個(gè)峰。這是利用隨機(jī)激勵(lì)進(jìn)行測(cè)量的頻響函數(shù)中可以看到的典型影響叨粘。泄漏是一個(gè)需要認(rèn)真關(guān)注的問題猾编，需要加窗來減少泄漏。開發(fā)用于模態(tài)試驗(yàn)的專門函數(shù)的全部意義所在就是為了得到高精度的頻響函數(shù)升敲，這樣就不需要加任何窗函數(shù)答倡，可以得到免受泄漏影響的測(cè)量結(jié)果，這樣可以精確提取模態(tài)參數(shù)驴党。
那么是什么讓人想到要用工作隨機(jī)激勵(lì)來進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)港庄？嗯倔既，如果真要用實(shí)際激勵(lì)來激振結(jié)構(gòu)，那么響應(yīng)將會(huì)與運(yùn)行中的實(shí)際響應(yīng)一樣鹏氧。這個(gè)響應(yīng)將是實(shí)際運(yùn)行變形的準(zhǔn)確描述叉存，這可以在結(jié)構(gòu)中看出來。但另一方面度帮，測(cè)量到的響應(yīng)用于工作變形分析更為恰當(dāng) — 而不是試驗(yàn)?zāi)B(tài)研究歼捏！
受到隨機(jī)輸入激勵(lì)引起的結(jié)果響應(yīng)的示意圖如圖2所示稿存。這個(gè)圖形上有多個(gè)方面的內(nèi)容會(huì)有助于搞清楚我們手頭的這個(gè)問題。激勵(lì)函數(shù)是寬帶的瞳秽，但具有非常清楚的輪廓瓣履，輪廓并不平坦，于是按照不同的激振水平激起了所有階模態(tài)练俐。
首先重要的一點(diǎn)是袖迎，注意到頻響函數(shù)無非是一個(gè)帶通濾波器，作為一個(gè)頻域函數(shù)腺晾，對(duì)輸入強(qiáng)迫激勵(lì)進(jìn)行放大和衰減燕锥。如果頻響函數(shù)的估計(jì)受到數(shù)字信號(hào)處理過程（如，數(shù)字化悯蝉、量化归形、泄漏、加窗鼻由、頻響估計(jì)方法暇榴，等等）的損害或者扭曲，情況又會(huì)如何呢蕉世？蔼紧？？嗯狠轻，當(dāng)然奸例，這會(huì)影響到計(jì)算得到的響應(yīng)！模態(tài)試驗(yàn)的目的是要提取準(zhǔn)確的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性向楼。
第二點(diǎn)哩至，在頻帶范圍內(nèi)的激勵(lì)頻譜的水平對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)有直接的影響。圖3非常清楚地表明了在頻帶范圍內(nèi)響應(yīng)具有明顯的變化蜜自。因?yàn)锳DC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的zui大量程設(shè)置是由總體頻譜決定的菩貌，在測(cè)得的函數(shù)的準(zhǔn)確度上將會(huì)有很大的差異。實(shí)際上重荠，響應(yīng)譜分量的量級(jí)越小箭阶，與模數(shù)轉(zhuǎn)換過程相關(guān)的量化誤差的影響就越大，當(dāng)觀察1戈鲁、3階模態(tài)的響應(yīng)時(shí)仇参，這個(gè)情況就特別明顯。注意到因?yàn)檩斎爰?lì)的量級(jí)非常小所致婆殿，1階模態(tài)表現(xiàn)出非常微弱的響應(yīng)诈乒；1階模態(tài)的響應(yīng)非常小，可能會(huì)受到噪聲的影響婆芦。
第三點(diǎn)怕磨，記住如果利用隨機(jī)信號(hào)喂饥，那么必須施加漢寧窗，否則測(cè)量到的信號(hào)中將含有明顯的泄漏肠鲫。無論如何员帮，測(cè)得的頻響函數(shù)必將受到窗函數(shù)和泄漏的影響。測(cè)得的函數(shù)不是zui好的导饲，提取出來的模態(tài)參數(shù)將會(huì)受到這些信號(hào)處理的不良影響捞高。
第四點(diǎn)，在某些頻率區(qū)間內(nèi)激勵(lì)信號(hào)的能量不足渣锦、信號(hào)類型的隨機(jī)特性導(dǎo)致的泄漏和窗函數(shù)誤差硝岗，與之相關(guān)，測(cè)得的頻響函數(shù)會(huì)有誤差袋毙。在相干中可以看到與泄漏相關(guān)的頻響函數(shù)誤差型檀，在共振峰附近尤甚，模態(tài)參數(shù)估計(jì)值會(huì)有誤差娄猫，這是因?yàn)橛糜谀B(tài)參數(shù)估計(jì)過程的頻響函數(shù)估計(jì)值比較差贱除。
那么生闲，在從測(cè)得的函數(shù)中求取模態(tài)模型的重點(diǎn)事項(xiàng)中媳溺，激勵(lì)技術(shù)越好，得到的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)也就越好碍讯。利用工作隨機(jī)頻譜悬蔽，就不一定會(huì)發(fā)生這種情況了。一旦得到模態(tài)模型捉兴，如有必要蝎困，利用測(cè)得的頻響函數(shù)就可以確定結(jié)構(gòu)的實(shí)際響應(yīng)，如圖2所示倍啥。但是為了求得準(zhǔn)確的響應(yīng)禾乘，重要的是要從準(zhǔn)確的頻響函數(shù)中得到準(zhǔn)確的模態(tài)模型。
嗯虽缕，利用工作條件下的激勵(lì)進(jìn)行工作條件下的測(cè)試有著極大的價(jià)值始藕。但未必是用于求取模態(tài)模型的估計(jì)頻響函數(shù)的非常優(yōu)方法。我希望現(xiàn)在你理解了用工作激勵(lì)進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試相關(guān)的這個(gè)問題氮趋。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問題伍派，盡管問我好了。
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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)，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)的新途徑建车。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號(hào)扩借。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測(cè)試對(duì)象的全自動(dòng)、可重復(fù)和高精度激勵(lì)缤至，而沒有雙重打擊潮罪。用戶可以根據(jù)不同的阻尼/延遲時(shí)間，設(shè)置撞擊次數(shù)领斥、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間嫉到。所有的預(yù)置，如零點(diǎn)或沖擊力搜索月洛，都是由錘子自動(dòng)完成的何恶。用戶不再需要手動(dòng)調(diào)整。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制嚼黔，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细层。
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)唬涧。這樣疫赎，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)，在那里碎节，通過力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件捧搞，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)。
與半自動(dòng)沖擊錘相比狮荔，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能胎撇。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，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殖氏、輕松地操作晚树。
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。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用于全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘雅采，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)智能脈沖錘爵憎！
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)：
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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15年总滩。作為應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（GFai）的100%子公司纲堵，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機(jī)而聞名闰渔，用于聲源的定位席函，可視化和分析。如今冈涧，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)茂附、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正蛙。我們的測(cè)量解決方案應(yīng)用于汽車、工業(yè)营曼、空中交通筹我、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪篮昧、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，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)勉吻。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党窜，都?xì)g迎通過電話壳澳、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系又谋。
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