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（二十四）趣味解讀模態空間--試驗設置對所測模態數據有影響嗎？邊界條件和加速度計有影響嗎？
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試驗設置對於(yu) 測量的模態數據有影響嗎？試驗設置的邊界條件和加速度計有影響嗎？
影響是必然的！！！！我們(men) 討論一下這個(ge) 問題。
毫無疑問試驗設置和儀(yi) 器對於(yu) 測量的數據可能會(hui) 有影響。當測試諸如磁盤驅動器，透平葉片，機箱，計算機電路板以及其他輕質結構更是如此。
盡管顯然對於(yu) 一個(ge) 有經驗的測試工程師來說，試驗設置和儀(yi) 器可能會(hui) 對模態試驗的測量結果有影響，而對於(yu) 新的模態試驗測試工程師來說，或許沒有那麽(me) 顯而易見。（近期我讀了一篇在輕質結構上進行的模態試驗報告，經過多次不同的試驗和分析之後，“揭示了”加速度計的質量對測量的測試對象固有頻率有影響。所以深入討論這個(ge) 問題極有價(jia) 值。）
從(cong) 實際的角度來看，很明顯在試驗過程中作用到結構上的儀(yi) 器直接增加了結構的質量。但是，我感到大為(wei) 震驚的是，很多時候大多數剛接觸模態試驗的測試工程師竟然沒有意識到這個(ge) 事實。出於(yu) 某些原因，他們(men) 認為(wei) 儀(yi) 器是被測結構的一分子。但是很多情況下安裝到結構上的儀(yi) 器對於(yu) 測量的頻響函數有影響。從(cong) 理論的角度來看，固有頻率與(yu) 剛度質量之比的平方根有關(guan) 。因此有理由認為(wei) 如果傳(chuan) 感器的質量加到結構上去的話，會(hui) 使得測量結果繼而固有頻率會(hui) 降低。顯然，加速度計的質量越大，頻率移動的越明顯。另一方麵，測試對象的大小當然對此也有影響。如果一個(ge) 加速度計加到一個(ge) 質量巨大的結構上，例如橋梁或建築，那麽(me) 加速度計的影響幾乎可以忽略不計。但是，當被測結構的大小和質量變小時，加速度計質量的影響變大。
同樣非常值得注意的是，結構質量不必是結構的整體(ti) 質量，而是結構的模態活動部分的有效質量。例如，考慮一個(ge) 帶有磁盤驅動器和計算機電路板的大型計算機框架的模態測試。在框架主體(ti) 部分的加速度計質量可能不會(hui) 帶來什麽(me) 問題。但是，在機箱壁板或計算機電路板上的加速度計重量可能會(hui) 對測得到頻率有嚴(yan) 重的影響。人們(men) 經常搞混了，認為(wei) 加速度計的質量是相對於(yu) 結構的總體(ti) 質量。情況並非如此。它是加速度計質量相對於(yu) 結構模態活動部分的質量，這部分質量跟整體(ti) 結構的總質量相比可能差別巨大。
展示加速度計質量影響的好方法是去實驗室做一次測試。為(wei) 了展示質量載荷影響，拿一個(ge) 輕質磁盤驅動器支架進行測量。這是一個(ge) 矩形結構，大約5in×3in×2in高，用來安裝一些老式的磁盤驅動器。（現在，我對這些測量已經不感冒了，但它們(men) 可以清楚地展示問題所在。）
一個(ge) 質量很輕，一個(ge) 質量相對輕，一個(ge) 質量更重的加速度計分別安裝到支架側(ce) 的開敞部位。進行三次獨立的錘擊試驗取得典型的測量結果。隻在x-方向測量錘擊激勵和加速度響應，以得到如圖所示的驅動點測量結果。兩(liang) 次ji端質量情況的測量結果如圖所示。箭頭指出了兩(liang) 個(ge) 頻率，例如，測得的260Hz（紅）和271Hz（藍）；頻率266Hz的第三個(ge) 中間質量的測量結果未在圖中顯示出來。對這個(ge) 頻率來講，情況大相徑庭。所以加速度計質量影響很大；高階頻率影響程度更甚。
另一個(ge) 值得注意的是，圖中所示幅值低的兩(liang) 階頻率好像受加速度計質量的影響不嚴(yan) 重。這兩(liang) 階模態是響應中的y-向或z-向主模態。因為(wei) 這個(ge) 驅動點測量結果隻在x-向取得，那麽(me) 加速度計質量基本上位於(yu) 這些低幅值模態的節點上，故而受到的影響可以忽略。
那麽(me) 從(cong) 所做的這個(ge) 簡單試驗可以得出兩(liang) 個(ge) 重要結論。首先，加速度計的質量有影響。情況必然如此，因為(wei) 任意係統定義(yi) 固有頻率的方程不但含有剛度而且含有質量。第二，加速度計質量所處的位置也有影響。如果質量位於(yu) 某一階模態的節點（零幅值點）上，那麽(me) 質量的附加就對那階模態沒有影響。如果加速度計質量位於(yu) 某一階模態的反節點（zui大幅值點）上，則對那階模態產(chan) 生zui大的影響。
當然，質量載荷影響會(hui) 帶來一些問題，如果要求測得精確的頻率結果更是如此。利用非接觸（或者非介入）測量設備來測量固有頻率。例如，用激光設備來獲取高質量FRF測量結果，不會(hui) 對結構帶來任何質量載荷影響。但是，這些設備通常非常昂貴，不是每個(ge) 實驗室裏都有。另外，利用電渦流探頭或應變片進行測量，也可以得到相當好的結果。但是，被測結構這些用於(yu) 被測結構並不總是那麽(me) 方便。
如何識別質量載荷的影響？嗯，簡單的方法是在結構同一位置安裝兩(liang) 個(ge) 加速度計。用兩(liang) 個(ge) 加速度計測量一個(ge) FRF結果，再隻用一個(ge) 加速度計測得第二個(ge) 結果。這將很快發現質量載荷是否是個(ge) 問題。如果這引起了問題，那麽(me) 需要進行修正性測量。（這個(ge) 問題的進一步討論超出了本文範圍，將來有時間再解釋。）
但是，我感到有另外一件事情跟加速度質量載荷影響一樣重要，它幾乎總是被忽視了。很多模態試驗是在“自由-自由”條件下進行的。實際上，在地球上我們(men) 沒有辦法做到這點。zui多我們(men) 可以模擬出相當接近無約束（自由-自由）的條件。
采取不同的支架支撐方案，進行了幾次測試。三個(ge) FRFs如圖2所示。支架支撐在後泡沫上（綠），氣囊包裝材料（紅）以及用橡皮條懸掛（藍）。（此處采用討論質量載荷影響相同的頻率範圍。）顯示的頻率範圍是266Hz到272Hz（另外幅值大為(wei) 不同。）我們(men) 觀察到了跟質量載荷影響幾乎一樣的頻率變化！！！那麽(me) 當每個(ge) 人對質量載荷影響感到厭煩的時候，卻對結構支撐條件想都沒想，我笑我自己（而又提出一些有益的觀點供考慮）。顯然，支撐條件的變化如同加速度計質量載荷影響一樣重要。很多情況下，支撐方式的影響比質量載荷影響更為(wei) 重要 — 要當心啊！！！
現在隻是用試驗室裏已有的設備進行這些測量來很快展示給你這個(ge) 問題。沒有竭盡所能來展示質量載荷問題。但另外也認識到用來保持結構處於(yu) “自由-自由”條件的支撐係統同樣重要。我希望這有助於(yu) 回答你的關(guan) 於(yu) 試驗設置的問題。如果你有關(guan) 於(yu) 模態分析的任何其他問題，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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