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。
在北京科尚儀(yi) 器官網發布模態空間係列文章及其中文翻譯，得到了Peter Avitabile教授的書(shu) 麵授權，Peter Avitabile教授擁有文章全部權利，北京科尚儀(yi) 器隻為(wei) 學習(xi) 教育目的而使用它們(men) 。如您轉載此係列中文翻譯，請保留本段的描述信息。
模態空間係列（二十三）趣味解讀模態空間--估計模態參數時，要用上全部的測量數據嗎？
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估計模態參數時，要用上全部的測量數據嗎？
那我們(men) 來討論一下這個(ge) 問題。
這個(ge) 問題問得很好。如果數據測的質量好並且一致相關(guan) 的話，沒有理由不包含全部的數據。假設在所有的響應位置，有良好的動態範圍、準確而靈敏的傳(chuan) 感器以及從(cong) 所有參考點位置都很好地激起了所有階模態的話，那麽(me) 當然應該用全部的測量數據來估計模態參數。
但是當我提到如此眾(zhong) 多要求的時候，我從(cong) 你臉上的表情就能看得出來，你所有測量數據d都滿足這些要求是非常不可能的。我知道在過去的25年中，在我所進行的或者跟我有關(guan) 係的任何一次測試中，從(cong) 來沒有遇到那種情況發生 — 我也一樣！我剛才所描述的測量情形隻在具有無限大動態範圍和無限小頻率分辨率的理論模型中才可有可能發生。從(cong) 實際的角度來看，事實是這種情況可能永遠也不會(hui) 發生。所以我們(men) 還是討論實際情況以及某些實用方法來減少測量的不足之處吧。
我拿很多年前在航天結構上進行的試驗作為(wei) 常見測量問題的一個(ge) 例子，這個(ge) 結構具有非常方向性的模態，同時也有很多階局部模態。結構、某些典型頻響函數如圖1所示。注意，下部的頻響僅(jin) 僅(jin) 顯示出了某些模態，但上部的頻響顯示出了結構的所有階模態。實際上，這不僅(jin) 僅(jin) 是一個(ge) 航天問題，而是在我們(men) 所測試的很多結構上都可以觀察到的一個(ge) 普遍問題。事實上，所示的測量結果是幾乎所有模態測試結構上都會(hui) 有的典型結果。
所示的這個(ge) 特定結構具有多階彎曲和扭轉的低階模態，後麵緊接著的是結構上的板結構及垂直設備的許多階局部模態，它們(men) 具有彎曲、扭轉、同相位、反相位的形式。用了5個(ge) 獨立的激振器對這個(ge) 實際結構進行試驗（三個(ge) 垂直方向和兩(liang) 個(ge) 獨立的水平方向）。
結構的第1階模態在x方向上具有彎曲變形，而在y方向上幾乎沒有響應。顯然，在x方向上的激振器可以很好地激起x方向上的模態，但y方向的激振器根本不可能很好地對結構進行x方向的激勵。所有從(cong) y激振器得到的測量結果顯然會(hui) 很差，因為(wei) 第1階模態在y方向上沒有參與(yu) 。
另一方麵，結構的第2階模態在y方向上具有彎曲變形，而在x方向上幾乎沒有響應。於(yu) 是跟剛才所討論的相對的情形也是正確的。y激振器可以在y向很好地激起結構，但是x向激振器不能在y方向上激起結構。但是從(cong) 兩(liang) 個(ge) 激振器位置上，這兩(liang) 個(ge) 激振器都可以很好地激起扭轉模態。這直接表明對於(yu) 每階模態，所有的測量結果並非相同程度的準確。
在用5個(ge) 激振器進行MIMO激勵過程中，所有的頻響函數FRFs是同時采集的，但是顯然，並非從(cong) 每個(ge) 激振器位置都相同程度地激起了所有階模態。這是大多數測試結構通常無法克服的客觀事實。那麽(me) 怎麽(me) 可能將所有的這些測量數據都有效而準確地進行處理呢？
今天幾乎所有的模態參數估計通常使用兩(liang) 步法。首先估計ji點，接下來計算留數或者振型（當全局ji點提取出來之後）。記住這一點，不需要利用采集到的全部測量結果來估計係統ji點。可以僅(jin) 僅(jin) 利用測量函數的一個(ge) 子集來估計ji點，這個(ge) 子集描述了感興(xing) 趣的ji點。一旦全部ji點估計出來後，接著就可以利用全部的測量結果D0Fs來提取留數或者模態振型（沒有必要對所有的參考點來估計留數，特別是如果參考點不能充分激起所有階模態，更是這樣。）用來提取ji點的特定頻響函數FRFs的選擇如圖2所示。
在這個(ge) 討論的例子中，僅(jin) 僅(jin) 利用從(cong) x-激勵位置得到的x-響應位置來估計第1階x-彎曲模態。對於(yu) y-激勵位置，y彎曲模態來講，僅(jin) 僅(jin) 利用到了y-響應位置。但是對於(yu) 扭轉模態來講，x和y這兩(liang) 者的激勵和響應都用上了。注意，沒有用到z-向的激勵和響應來估計任何ji點。這是因為(wei) z-激勵位置很難有效地激起x向或者y向的模態。盡管這些參考點/激勵對於(yu) 激起某些更高頻率的模態是必要的，但這些垂直激勵不能很好地激起低階的x和y向模態。但是當然，當ji點估計出來以後，就可以利用所有的x，y和z向的測量結果來估計留數或者模態振型了– 但是對於(yu) x和y的低階模態，僅(jin) 僅(jin) 利用了x和y激振器的激勵數據。
在模態參數估計過程中，需要非常小心地來提取zui優(you) 的可能ji點來描述係統特性。但是，對於(yu) 係統的所有階模態，測量結果以及很多時候所有的參考點並不是zui優(you) 的。舉(ju) 個(ge) 例子，近期用4個(ge) 參考點激勵位置測量了一個(ge) 大型望遠鏡結構。顯然對於(yu) 結構的所有低階方向性的模態，參考點並非都是zui優(you) 的。作為(wei) 第1次評判測量數據，所有參考點位置得到的全部頻響都用於(yu) 提取結構的ji點和留數。當參數選定後，作為(wei) 驗證過程的一部分，可以生成一個(ge) 綜合頻響用來跟實際采集到的測量結果進行對比。綜合頻響和測量頻響如圖3a所示。請仔細觀察，測量頻響和綜合頻響的對比結果很差。但是，經過仔細評估數據、仔細選擇測量結果來提取係統ji點（接下來提取留數），可以得到一個(ge) 更好的模型。這點由圖3b所示的綜合頻響和測量頻響的對比得以證實。當然，這種方法需要付出極大的努力，但是模態參數通常大為(wei) 改善。
我希望這個(ge) 解釋有助於(yu) 你理解在提取模態參數時，為(wei) 什麽(me) 沒有必要（或者說實際上是不利的）用上所有的測量頻響。在模態參數估計過程中，仔細選擇zui好的測量頻響通常會(hui) 得到更好的係統全局ji點。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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