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)室的副主任手报，以及模態(tài)分析和控制實(shí)驗(yàn)室的主任蚯舱。Peter Avitabile教授以略帶口語(yǔ)化、生動(dòng)而又幽默的語(yǔ)言掩蛤，在每篇文章中集中介紹試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的一個(gè)主題枉昏，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)分析的方方面面揍鸟，是模態(tài)試驗(yàn)新手的入門材料兄裂，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)阳藻。
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晰奖，得到了Peter Avitabile教授的書(shū)面授權(quán)，Peter Avitabile教授擁有文章全部權(quán)利腥泥，北京科尚儀器只為學(xué)習(xí)教育目的而使用它們匾南。如您轉(zhuǎn)載此系列中文翻譯，請(qǐng)保留本段的描述信息道川。
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模態(tài)空間系列（五十三）趣味解讀模態(tài)空間--有人告訴我運(yùn)行模態(tài)分析得出更好的結(jié)果午衰，并且阻尼更加真實(shí)立宜？
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有人告訴我，運(yùn)行模態(tài)分析得出更好的結(jié)果并且阻尼更真實(shí)逻住。
現(xiàn)在有些事情要討論一下
這是一個(gè)我早先就遇到過(guò)的話題钟哥，現(xiàn)在讓很多人感到有點(diǎn)困惑。這些技術(shù)非常強(qiáng)大瞎访，可以得到非常好的結(jié)果腻贰，但是…當(dāng)利用這些工具時(shí)，需要清楚地理解幾個(gè)問(wèn)題扒秸，它經(jīng)常悄悄地被忽略掉播演，但是如果不理解它們，可能會(huì)有非常嚴(yán)重的后果伴奥。
過(guò)去的幾年間開(kāi)發(fā)出很多技術(shù)写烤，可以從運(yùn)行系統(tǒng)中縮減數(shù)據(jù)。這些技術(shù)之前已經(jīng)被稱為“僅有響應(yīng)的系統(tǒng)”或者zui近被稱為“運(yùn)行模態(tài)特征”拾徙。這類分析的重要特點(diǎn)是洲炊，為了縮減測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)提取變形特征，無(wú)需測(cè)量輸入激振力尼啡。這是它的優(yōu)勢(shì)…同時(shí)也是它失靈的原因之一暂衡。盡管不需要測(cè)量輸入，但同樣也不能保證激勵(lì)系統(tǒng)的輸入實(shí)際上引起系統(tǒng)特征的全部預(yù)期響應(yīng) – 僅僅估計(jì)出未測(cè)量/未知的力激起的那些特性玄叠。
圖1是一個(gè)示意圖古徒，之前我們?cè)?jīng)用它來(lái)說(shuō)明結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的輸入-輸出問(wèn)題。在僅有輸出的系統(tǒng)中读恃，輸出響應(yīng)是測(cè)量的內(nèi)容隧膘。假設(shè)輸入力總體上是寬帶的，激起了一個(gè)可以確定系統(tǒng)運(yùn)行特性的頻帶范圍寺惫。但是疹吃，在圖1中，輸入力（不被測(cè)量）顯然沒(méi)有激起系統(tǒng)的所有低頻模態(tài)西雀，它們對(duì)于確定系統(tǒng)總體的動(dòng)力學(xué)特性可能很重要萨驶。
圖1 – 隨機(jī)輸入下的總體響應(yīng)示意圖
嗯腔呜，這可能就不是個(gè)問(wèn)題叁温，只要這個(gè)力是實(shí)際激勵(lì)函數(shù)的真實(shí)表示，并且其他運(yùn)行激振力不可能激起更為低頻的模態(tài)核畴。但是僅有輸出的系統(tǒng)的問(wèn)題是膝但，你永遠(yuǎn)不能真正了解激振力是什么？并且對(duì)于完整描述系統(tǒng)特性的模型提取來(lái)說(shuō)谤草，是否已經(jīng)充分地激起了系統(tǒng)的全部模態(tài)跟束？
所以我們就認(rèn)識(shí)到，激勵(lì)函數(shù)是個(gè)問(wèn)題丑孩，并且為了充分地提取所有的動(dòng)力學(xué)特性冀宴，它必須是寬帶的。假設(shè)能夠達(dá)到這個(gè)條件温学，那么就有可能提取出代表系統(tǒng)的多個(gè)模態(tài)略贮。但是另一個(gè)關(guān)心的問(wèn)題是，需要有某種方法來(lái)歸一化運(yùn)行模態(tài)數(shù)據(jù)枫浙，這些數(shù)據(jù)用來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的動(dòng)力學(xué)仿真刨肃，跟有限元模型進(jìn)行相關(guān)分析，強(qiáng)迫響應(yīng)仿真或者其他動(dòng)力學(xué)分析箩帚，它們都需要?dú)w一化的模態(tài)振型。
盡管在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)有了一些研究黄痪，但仍然需要投入更多的工作紧帕，來(lái)發(fā)展覆蓋更廣情況以及能夠提供歸一化模態(tài)的有用技術(shù)。將來(lái)的努力有望能夠提供這些工具桅打。
所以需要討論的另外一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容與系統(tǒng)的頂點(diǎn)估計(jì)有關(guān)是嗜。盡管可以相對(duì)容易地估計(jì)出頻率，但阻尼一點(diǎn)都不簡(jiǎn)單挺尾。很多時(shí)候我就已經(jīng)聽(tīng)到有人聲稱鹅搪，從運(yùn)行模態(tài)分析得到的阻尼比從傳統(tǒng)模態(tài)試驗(yàn)得到的更為準(zhǔn)確。盡管對(duì)有非線性特征或軸承或其他復(fù)雜構(gòu)造特征的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)遭铺，這可能是真的丽柿，實(shí)際情況是，在一個(gè)線性時(shí)不變（LTI）系統(tǒng)中魂挂，僅就所有已有的運(yùn)行提取算法而言甫题，所有的預(yù)計(jì)阻尼看起來(lái)都比實(shí)際存在的高。
為了說(shuō)明只有響應(yīng)的數(shù)據(jù)縮減方法總是產(chǎn)生較高的阻尼涂召，即使是在LIT系統(tǒng)上坠非，這里將展示兩個(gè)模型的結(jié)果 – 一個(gè)例子是一個(gè)純粹的分析仿真運(yùn)行數(shù)據(jù)，另一個(gè)是在一個(gè)ji其線性的系統(tǒng)果正，實(shí)際上是一個(gè)LTI系統(tǒng)上的實(shí)際試驗(yàn)設(shè)置炎码。
對(duì)第1種情況盟迟，我們假設(shè)我們可以從一個(gè)線性時(shí)不變系統(tǒng)出發(fā)，帶有分析確定的頻率和阻尼值潦闲。對(duì)本次研究阻尼設(shè)定為2%队萤。可以施加分析生成的隨機(jī)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)這個(gè)LTI系統(tǒng)矫钓，并計(jì)算得到輸出響應(yīng)要尔。根據(jù)這個(gè)時(shí)域數(shù)據(jù)，可以用一組仿真的數(shù)據(jù)來(lái)模擬僅有輸出的測(cè)量過(guò)程新娜。接下來(lái)可以處理這個(gè)數(shù)據(jù)以提取系統(tǒng)特性赵辕。
進(jìn)行這種分析仿真，初始系統(tǒng)特性以及從仿真的運(yùn)行數(shù)據(jù)得到的結(jié)果中提取出來(lái)的特性如表1所示概龄。盡管頻率和振型非常好地接近LTI系統(tǒng)还惠。注意到從僅有輸出的系統(tǒng)中計(jì)算出的阻尼比初始系統(tǒng)的大得多。顯然私杜，這是提取過(guò)程導(dǎo)致的蚕键；從僅有輸出的系統(tǒng)中提取出來(lái)的阻尼比給LTI系統(tǒng)設(shè)定的原始阻尼更高。
表1：分析模態(tài) – 設(shè)定2%的臨界阻尼
原始的分析模型 隨機(jī)運(yùn)行響應(yīng)
在第二個(gè)例子中衰粹，用一個(gè)滑雪板設(shè)置了一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)锣光，滑雪板上不帶固定器或其他附屬物；這個(gè)系統(tǒng)是ji端線性的铝耻，沒(méi)有典型的接合面或者可能引起系統(tǒng)非線性的部件相互作用誊爹，看上去沒(méi)有很大的阻尼。
首先 瓢捉，進(jìn)行傳統(tǒng)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試來(lái)估計(jì)系統(tǒng)特性频丘。接著用持續(xù)性的時(shí)域響應(yīng)（隨機(jī)性地敲擊滑雪板引起來(lái)的）來(lái)提供模擬的運(yùn)行數(shù)據(jù)。處理這種僅有輸出的數(shù)據(jù)泡态，提取系統(tǒng)特性搂漠。
傳統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試的結(jié)果以及僅有輸出的結(jié)果如表2所示。經(jīng)過(guò)頻率和模態(tài)振型非常準(zhǔn)確某弦，但阻尼估計(jì)沒(méi)有一點(diǎn)兒可比性桐汤。（注意：在這里的兩個(gè)例子的研究中，借助于常用的商業(yè)提取算法來(lái)估計(jì)參數(shù)生成結(jié)果）
表2：滑雪板的傳統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)B(tài)和僅有響應(yīng)的結(jié)果比較
試驗(yàn)?zāi)B(tài)結(jié)果 僅有輸出的系統(tǒng)響應(yīng)
現(xiàn)在我知道在這里我僅僅展示了兩個(gè)例子刀崖。但是很多年來(lái)惊科，在很多設(shè)置條件下有很多試驗(yàn)（及分析）都證實(shí)了這個(gè)論斷×燎眨可能情況并非總是如此馆截，但是迄今為止對(duì)于我遇到的幾乎所有例子來(lái)說(shuō)，這似乎都是真的。所以這里要注意的重要的一點(diǎn)是蜡娶，總體上混卵，與真實(shí)存在的阻尼相比，僅有輸出的系統(tǒng)總是傾向于預(yù)計(jì)出更高的阻尼 – 即使在一個(gè)LTI系統(tǒng)中也是如此窖张。所以請(qǐng)非常小心地使用來(lái)自運(yùn)行模態(tài)分析的結(jié)果幕随，因?yàn)轭A(yù)計(jì)的阻尼可能高于實(shí)際系統(tǒng)中真實(shí)存在的阻尼。
隨著時(shí)間的發(fā)展宿接，這些算法將不斷改進(jìn)赘淮，并且他們有望提供更加真實(shí)的結(jié)果。但是同時(shí)要謹(jǐn)慎使用這些結(jié)果睦霎。我希望這個(gè)小小的討論已經(jīng)解釋清了運(yùn)行模態(tài)分析（或僅有輸出的系統(tǒng)）梢卸。如果你有關(guān)于模態(tài)分析的任何其他問(wèn)題，盡管問(wèn)我好了副女。
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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)恤批，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)拷窜。模態(tài)錘WaveHitMAX保證了測(cè)試對(duì)象的全自動(dòng)开皿、可重復(fù)和高精度激勵(lì)，而沒(méi)有雙重打擊篮昧。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)笋妥、沖擊力和撞擊之間的延遲時(shí)間懊昨。所有的預(yù)置，如零點(diǎn)或沖擊力搜索春宣，都是由錘子自動(dòng)完成的酵颁。用戶不再需要手動(dòng)調(diào)整。
針對(duì)全自動(dòng)沖擊錘的研制月帝，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)題躏惋。
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)嚷辅。這樣簿姨，脈沖錘的手臂可以向上移動(dòng)到試件的命中點(diǎn)，在那里，通過(guò)力傳感器信號(hào)中的特征變化檢測(cè)到接觸事件扁位，手臂的移動(dòng)方向可以反轉(zhuǎn)准潭。
與半自動(dòng)沖擊錘相比，WaveHitMAX自動(dòng)脈沖錘具有新的功能域仇。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)象之間的位置刑然，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、輕松地操作暇务。
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-配重的組合泼掠。
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)智能脈沖錘垦细！
如果您對(duì)WaveHitMAX-全自動(dòng)沖擊測(cè)試的智能脈沖錘有興趣择镇，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%子公司蝠检，它始終以行業(yè)為導(dǎo)向和以應(yīng)用為導(dǎo)向沐鼠。
Gfai tech以模塊化和靈活的聲學(xué)攝像機(jī)而聞名，用于聲源的定位叹谁，可視化和分析饲梭。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)焰檩、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憔涉。我們的測(cè)量解決方案應(yīng)用于汽車、工業(yè)析苫、空中交通兜叨、火車交通和研發(fā)領(lǐng)域的降噪自赔、錯(cuò)誤檢測(cè)和聲音設(shè)計(jì)赊淑。
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)屉来。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)題茫死，都?xì)g迎通過(guò)電話跪但、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系。
更多詳情請(qǐng)聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
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