模態(tài)空間是Peter Avitabile教授發(fā)表的系列模態(tài)解讀文章嵌言。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)室的副主任嗅回，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)化摧茴、生動(dòng)而又幽默的語(yǔ)言绵载，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)分析的入門文章苛白。它涉及到了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方方面面娃豹，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)购裙，以及取得高質(zhì)量的模態(tài)參數(shù)懂版。
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模態(tài)空間系列（二十七）趣味解讀模態(tài)空間--你能講一講模態(tài)試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)的基本步驟嗎浩淘？
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你能講講模態(tài)試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)的基本步驟嗎荐开？
要講的內(nèi)容很多付翁，但我們總結(jié)一下基本步驟吧。
基本的數(shù)據(jù)采集過(guò)程有好幾個(gè)步驟誓焦。對(duì)于錘擊試驗(yàn)和激振器試驗(yàn)這些步驟稍有不同胆敞，下面將分別討論。
對(duì)于錘擊試驗(yàn)杂伟，利用力錘或者某種沖擊裝置將激勵(lì)施加到結(jié)構(gòu)之上移层，其中傳遞到結(jié)構(gòu)上的激振力需要測(cè)量。常用加速度計(jì)測(cè)量結(jié)構(gòu)響應(yīng)赫粥，但有時(shí)用激光或其他測(cè)量傳感器观话。通常，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的zui低通道上測(cè)量用于激勵(lì)結(jié)構(gòu)的力越平。盡管今天在很多系統(tǒng)上不做這樣要求频蛔，但很多測(cè)量工程師依然遵從這個(gè)做法灵迫。在剩余通道上測(cè)量一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)（取決于在使用兩通道抑或是多通道系統(tǒng)）。通常根據(jù)沖擊裝置的觸發(fā)來(lái)啟動(dòng)測(cè)量晦溪。為了讓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)啟動(dòng)測(cè)量過(guò)程瀑粥，必須定義某個(gè)zui小電平。所測(cè)力zui大電壓的10%～20%做觸發(fā)電平是一個(gè)很好的數(shù)值三圆，可用于大多數(shù)測(cè)試狞换。很多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，定義一個(gè)預(yù)觸發(fā)延遲來(lái)捕捉完整的沖擊裝置的瞬態(tài)信號(hào)舟肉。利用預(yù)觸發(fā)延遲功能修噪，不會(huì)丟失任何沖擊力脈沖。
采集傳感器數(shù)據(jù)路媚，進(jìn)行數(shù)字化之前這個(gè)數(shù)據(jù)總要通過(guò)一個(gè)低通黄琼、模擬濾波器。這么做主要是為了濾除不感興趣的高頻整慎，以防止混疊發(fā)生脏款。這些模擬濾波器，常稱為抗混濾波器裤园，可以去掉高頻成分弛矛，否則可能對(duì)所測(cè)頻率分量造成污染。
接下來(lái)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進(jìn)行采樣比然，轉(zhuǎn)換為數(shù)字的形式。這時(shí)有兩個(gè)注意事項(xiàng)周循。必須按照一定的頻率采樣來(lái)充分保留時(shí)域數(shù)據(jù)的特征以轉(zhuǎn)換到頻域强法。一般情況下，數(shù)據(jù)必須按照感興趣的zui高頻率的至少2倍以上進(jìn)行采樣湾笛，以將其轉(zhuǎn)換到頻域表示饮怯。如果需要時(shí)域數(shù)據(jù)處理來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的時(shí)域特征，那么應(yīng)按照感興趣的zui高頻率的至少10～20倍進(jìn)行采樣以充分描述系統(tǒng)特征嚎研。為了正確地描述信號(hào)的幅值特征蓖墅，必須設(shè)定ADC至一個(gè)合適的電壓量程。如果設(shè)置不正確临扮，測(cè)量信號(hào)中的量化誤差可能會(huì)帶來(lái)問(wèn)題论矾。在很多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，一個(gè)稱為自動(dòng)量程的功能來(lái)幫助將所有數(shù)據(jù)采集通道設(shè)置到合適的電壓量程杆勇。也可以手動(dòng)設(shè)置ADC量程贪壳，但必須小心仔細(xì)以保證采集通道設(shè)置正確。另外蚜退，如果量程設(shè)置過(guò)高信號(hào)可能會(huì)產(chǎn)生量化誤差闰靴，如果量程設(shè)置過(guò)低信號(hào)可能會(huì)削波和過(guò)載彪笼。
至此，描述沖擊和響應(yīng)的數(shù)據(jù)已經(jīng)以原始的數(shù)字化的形式存在了蚂且。根據(jù)實(shí)際時(shí)域信號(hào)的特征配猫，可能需要施加窗函數(shù)來(lái)減少泄漏。在沖擊測(cè)試中杏死，如果在采集樣本數(shù)據(jù)的過(guò)程中沒有捕捉到完整的瞬時(shí)信號(hào)泵肄，可能發(fā)生泄漏。如果在沖擊通道中有明顯的噪聲存在识埋，如有必要凡伊，則可以利用力窗來(lái)減少噪聲。如果在采樣時(shí)間段的尾端響應(yīng)信號(hào)沒有充分衰減到零窒舟，那么可能需要指數(shù)窗來(lái)避免因傅立葉變換過(guò)程帶來(lái)的信號(hào)失真系忙。
在加指數(shù)窗之前惠豺，應(yīng)該用到另外兩個(gè)信號(hào)處理功能银还。為了有更多的時(shí)間讓響應(yīng)信號(hào)自然衰減到零，可以減少測(cè)量帶寬或者增加譜線條數(shù)洁墙；這兩個(gè)參數(shù)zui終都是增加測(cè)量要求的總時(shí)間蛹疯。這將會(huì)允許有更多的時(shí)間讓響應(yīng)信號(hào)自然衰減，于是減少了施加大的阻尼窗函數(shù)的必要性热监。
對(duì)激振器測(cè)試捺弦，通常在采集系統(tǒng)的zui低通道測(cè)量激振器激勵(lì)信號(hào)（盡管也不要求這樣，但很多人遵從這個(gè)做法）孝扛。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的剩余通道測(cè)量響應(yīng)傳感器列吼。觸發(fā)根據(jù)所用的激勵(lì)不同而發(fā)生變化。對(duì)于隨機(jī)激勵(lì)苦始，常用“自由運(yùn)行”模式寞钥。但其他激勵(lì)（如猝發(fā)隨機(jī)，正弦掃頻陌选，等）將根據(jù)信號(hào)源或者力觸發(fā)來(lái)啟動(dòng)理郑。另外，對(duì)于猝發(fā)隨機(jī)激勵(lì)有時(shí)要定義一個(gè)預(yù)觸發(fā)延遲咨油。
對(duì)于多種所用的激振器激勵(lì)您炉，不加窗函數(shù)，因?yàn)檫@些信號(hào)通常具有“專門”的特征役电，利用它是為了得到?jīng)]有泄漏的測(cè)量結(jié)果邻吭，滿足了FFT的要求。但是，如果用其他隨機(jī)信號(hào)囱晴，如隨機(jī)激勵(lì)膏蚓，那么可以用諸如漢寧窗的窗函數(shù)來(lái)減少泄漏影響。
對(duì)于錘擊或激振器激勵(lì)來(lái)說(shuō)畸写，采集的時(shí)域數(shù)據(jù)必須利用FFT轉(zhuǎn)換到頻域驮瞧。變換算法FFT得到了輸入和輸出信號(hào)的線性譜。（注意這些函數(shù)是復(fù)數(shù)值枯芬。）下面得到輸入譜 ( Gxx）,輸出譜( Gyy）和互譜 ( Gyx）接下來(lái)利用所有單獨(dú)的數(shù)據(jù)采集記錄來(lái)對(duì)這三個(gè)譜進(jìn)行平均论笔。一旦得到Gxx ,Gyy和Gyx ，就可以計(jì)算頻響函數(shù)和相干千所。盡管有不同形式的頻響函數(shù)狂魔，但H1是zui常用的頻響形式，用在了今天所進(jìn)行的大多數(shù)的單輸入模態(tài)試驗(yàn)中淫痰。圖1和圖2分別描述了錘擊測(cè)試和激振器測(cè)試的H1測(cè)量流程最楷。
盡管頻響函數(shù)是試驗(yàn)?zāi)B(tài)模型推導(dǎo)所要求的唯yi測(cè)量結(jié)果，但很多時(shí)候自譜和互譜以及相干也一并保存作為數(shù)據(jù)集合的一部分待错。（因?yàn)榇疟P驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)的大量冗余籽孙，沒有理由不保存所有的測(cè)量結(jié)果！）
顯然可以探討的還有很多火俄，但我希望這有助于解釋在試驗(yàn)?zāi)B(tài)試驗(yàn)的整體測(cè)量過(guò)程中的幾個(gè)基本步驟犯建。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問(wèn)題，盡管問(wèn)我好了瓜客。
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适瓦，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)利谱仪，北京科尚儀器只為學(xué)習(xí)教育目的而使用它們犹菇。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯，請(qǐng)保留本段的描述信息芽卿。
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)的新途徑胳搞。智能意味著設(shè)備內(nèi)部處理信號(hào)卸例。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)肌毅，而沒有雙重打擊筷转。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)悬而、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間呜舒。所有的預(yù)置，如零點(diǎn)或沖擊力搜索笨奠，都是由錘子自動(dòng)完成的袭蝗。用戶不再需要手動(dòng)調(diào)整唤殴。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制，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)題到腥。
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)朵逝，使傳感器信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)控制單元的主要輸入?yún)?shù)。這樣乡范，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)配名，在那里，通過(guò)力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件晋辆，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)渠脉。
與半自動(dòng)沖擊錘相比，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能瓶佳。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)象之間的位置芋膘，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、輕松地操作涩哟。
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-配重的組合索赏。
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，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)智能脈沖錘贴彼！
如果您對(duì)WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣潜腻，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%子公司器仗，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向融涣。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機(jī)而聞名，用于聲源的定位精钮，可視化和分析威鹿。如今，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)轨香、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忽你。我們的測(cè)量解決方案應(yīng)用于汽車、工業(yè)臂容、空中交通科雳、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪、錯(cuò)誤檢測(cè)和聲音設(shè)計(jì)脓杉。
上海昊量光電作為gfai tech公司在中國(guó)大陸地區(qū)的代理商糟秘，為您提供專業(yè)的選型以及技術(shù)服務(wù)。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(wèn)題球散，都?xì)g迎通過(guò)電話尿赚、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。
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