模態空間是Peter Avitabile教授發表的係列模態解讀文章。Peter Avitabile教授是美國麻省大學洛威爾校區UMASS Lowell機械工程係結構動力學和聲學係統實驗室的副主任，以及模態分析和控製實驗室的主任。Peter Avitabile教授以略帶口語化、生動而又幽默的語言，在每篇文章中集中介紹試驗模態分析的一個(ge) 主題，是非常好的試驗模態分析的入門文章。它涉及到了試驗模態分析的方方麵麵，是模態試驗新手的入門材料，學習(xi) 它有助於(yu) 理解什麽(me) 是試驗模態，以及取得高質量的模態參數。
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模態空間係列（十九）趣味解讀模態空間--利用實際工作載荷作為(wei) 模態試驗的激振力，有意義(yi) 嗎？
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利用實際工作載荷作為(wei) 模態試驗的激振力，有意義(yi) 嗎？
如果這個(ge) 力是隨機信號的話？
這個(ge) 問題不容易回答。它牽涉到的很多方麵，為(wei) 了充分理解其解答，我們(men) 需要進行討論。
利用隨機工作激勵似乎是一個(ge) 很好的主意，但結果是，提取出來的模態參數不可能跟模態試驗中得到的參數那樣幾乎一樣好，其中模態試驗利用更為(wei) 傳(chuan) 統意義(yi) 的某種激勵技術。我們(men) 討論一下這個(ge) 問題，來看一看容易犯的一些錯誤在哪裏。為(wei) 了理解全部真諦，之前另外一些已經問過並其已經作答的模態問題將有助於(yu) 闡明這個(ge) 問題(SEM ET V23 No1, V23 No4, V23 No6 )。
讓我們(men) 回想一下，通常情況下進行試驗模態測試來提取結構的固有的模態參數 — 即，頻率、阻尼和模態振型。為(wei) 了提取這些參數，需要測得精確的頻響函數。通常，我們(men) 竭盡全力地激勵結構，利用非常專(zhuan) 門的激勵技術來減少，或者盡大可能地消除可能存在的泄漏和其他信號處理誤差。記住，任何存在的信號處理誤差都會(hui) 使測得的頻響畸變，並且它們(men) 自身表現為(wei) 不準確的模態參數。
一般說來，隨機信號不能提供非常優(you) 的激勵來得到精確的頻響函數。隨機激勵技術以在測得的頻譜中引起泄漏而不受人待見。跟其他沒有泄漏的測量技術（如猝發隨機、正弦掃頻、數字步進正弦）相比，即使加窗，所測得的頻響函數也會(hui) 失真。利用隨機激勵和猝發隨機激勵得到的頻響函數之間的比較如圖1所示。很清楚，在測量結果中沒有泄漏的猝發隨機的測量結果遠遠優(you) 於(yu) 隨機測量結果。（盡管沒有顯示，相幹也是同樣更優(you) 。）
更進一步講，從(cong) 隨機激勵中提取出來的模態參數同樣會(hui) 有畸變，並且在很多情況下，在測量結果中實際上看起來好像是有兩(liang) 個(ge) 峰。這是利用隨機激勵進行測量的頻響函數中可以看到的典型影響。泄漏是一個(ge) 需要認真關(guan) 注的問題，需要加窗來減少泄漏。開發用於(yu) 模態試驗的專(zhuan) 門函數的全部意義(yi) 所在就是為(wei) 了得到高精度的頻響函數，這樣就不需要加任何窗函數，可以得到免受泄漏影響的測量結果，這樣可以精確提取模態參數。
那麽(me) 是什麽(me) 讓人想到要用工作隨機激勵來進行模態試驗？嗯，如果真要用實際激勵來激振結構，那麽(me) 響應將會(hui) 與(yu) 運行中的實際響應一樣。這個(ge) 響應將是實際運行變形的準確描述，這可以在結構中看出來。但另一方麵，測量到的響国产成人在线观看免费网站於(yu) 工作變形分析更為(wei) 恰當 — 而不是試驗模態研究！
受到隨機輸入激勵引起的結果響應的示意圖如圖2所示。這個(ge) 圖形上有多個(ge) 方麵的內(nei) 容會(hui) 有助於(yu) 搞清楚我們(men) 手頭的這個(ge) 問題。激勵函數是寬帶的，但具有非常清楚的輪廓，輪廓並不平坦，於(yu) 是按照不同的激振水平激起了所有階模態。
首先重要的一點是，注意到頻響函數無非是一個(ge) 帶通濾波器，作為(wei) 一個(ge) 頻域函數，對輸入強迫激勵進行放大和衰減。如果頻響函數的估計受到數字信號處理過程（如，數字化、量化、泄漏、加窗、頻響估計方法，等等）的損害或者扭曲，情況又會(hui) 如何呢？？？嗯，當然，這會(hui) 影響到計算得到的響應！模態試驗的目的是要提取準確的係統動力學特性。
第二點，在頻帶範圍內(nei) 的激勵頻譜的水平對係統的響應有直接的影響。圖3非常清楚地表明了在頻帶範圍內(nei) 響應具有明顯的變化。因為(wei) ADC模數轉換器的zui大量程設置是由總體(ti) 頻譜決(jue) 定的，在測得的函數的準確度上將會(hui) 有很大的差異。實際上，響應譜分量的量級越小，與(yu) 模數轉換過程相關(guan) 的量化誤差的影響就越大，當觀察1、3階模態的響應時，這個(ge) 情況就特別明顯。注意到因為(wei) 輸入激勵的量級非常小所致，1階模態表現出非常微弱的響應；1階模態的響應非常小，可能會(hui) 受到噪聲的影響。
第三點，記住如果利用隨機信號，那麽(me) 必須施加漢寧窗，否則測量到的信號中將含有明顯的泄漏。無論如何，測得的頻響函數必將受到窗函數和泄漏的影響。測得的函數不是zui好的，提取出來的模態參數將會(hui) 受到這些信號處理的不良影響。
第四點，在某些頻率區間內(nei) 激勵信號的能量不足、信號類型的隨機特性導致的泄漏和窗函數誤差，與(yu) 之相關(guan) ，測得的頻響函數會(hui) 有誤差。在相幹中可以看到與(yu) 泄漏相關(guan) 的頻響函數誤差，在共振峰附近尤甚，模態參數估計值會(hui) 有誤差，這是因為(wei) 用於(yu) 模態參數估計過程的頻響函數估計值比較差。
那麽(me) ，在從(cong) 測得的函數中求取模態模型的重點事項中，激勵技術越好，得到的結構模態參數也就越好。利用工作隨機頻譜，就不一定會(hui) 發生這種情況了。一旦得到模態模型，如有必要，利用測得的頻響函數就可以確定結構的實際響應，如圖2所示。但是為(wei) 了求得準確的響應，重要的是要從(cong) 準確的頻響函數中得到準確的模態模型。
嗯，利用工作條件下的激勵進行工作條件下的測試有著極大的價(jia) 值。但未必是用於(yu) 求取模態模型的估計頻響函數的非常優(you) 方法。我希望現在你理解了用工作激勵進行試驗模態測試相關(guan) 的這個(ge) 問題。如果你有關(guan) 於(yu) 模態分析的任何其他問題，盡管問我好了。
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模態激勵全新的解決(jue) 方案-WaveHitMAX自動脈衝(chong) 錘
實驗模態分析中必不可少的一環就是模態激勵，昊量光電新推出的這款智能衝(chong) 擊錘的發明為(wei) 結構動力學国产成人在线观看免费网站提供了機械激勵的新途徑。智能意味著設備內(nei) 部處理信號。模態錘WaveHitMAX保證了測試對象的全自動、可重複和高精度激勵，而沒有雙重打擊。用戶可以根據不同的阻尼/延遲時間，設置撞擊次數、衝(chong) 擊力和撞擊之間的延遲時間。所有的預置，如零點或衝(chong) 擊力搜索，都是由錘子自動完成的。用戶不再需要手動調整。
針對全自動衝(chong) 擊錘的研製，WaveHitMAX采用包括整個(ge) 運動控製的閉環控製方法解決(jue) 了這一問題。
圖1. 用於(yu) 脈衝(chong) 錘內(nei) 部運動控製的傳(chuan) 感器-執行器控製回路示意圖
對新型衝(chong) 脈衝(chong) 錘WaveHitMAX的係統設計進行了改進，使傳(chuan) 感器信號作為(wei) 運動控製單元的主要輸入參數。這樣，脈衝(chong) 錘的手臂可以向上移動到試件的命中點，在那裏，通過力傳(chuan) 感器信號中的特征變化檢測到接觸事件，手臂的移動方向可以反轉。
與(yu) 半自動衝(chong) 擊錘相比，WaveHitMAX自動脈衝(chong) 錘具有新的功能。內(nei) 部信號處理的優(you) 點有:
• 全自動單擊
• 自動搜索用戶自定義(yi) 的衝(chong) 擊力
• 自動零點搜索
• 確認對質量保證的影響
• 更改錘頭與(yu) 測試對象之間的位置，無需重新設置
WaveHitMAX自動模態力錘可以通過以太網在Windows設備(PC或平板電腦)上通過包含的軟件快速、輕鬆地操作。
自動模態脈衝(chong) 錘特點：
• 自動零點搜索
• 可重複的單擊激發
• 內(nei) 部傳(chuan) 感器評估和過程控製
• 自動搜索和調整衝(chong) 擊力
• 位置的變化是自動預測的
• 通過附件配置脈衝(chong) 特性
• 通過遠程控製或集成到客戶係統中來觸發功能
• 在德國設計和組裝
• CE認證
1.確保單次激發
雙重撞擊激勵可以在時域和頻域檢測到
2.豐(feng) 富的配件支持
不同的傳(chuan) 感器-尖端-配重的組合。
綜述上文介紹WaveHitMAX - 一款用於(yu) 全自動衝(chong) 擊測試的智能脈衝(chong) 錘，在全新的AI智能脈衝(chong) 領域實現真正意義(yi) 上的全自動智能脈衝(chong) 錘！
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