模态空间是Peter Avitabile教授发表的系列模态解读文章。Peter Avitabile教授是美国麻省大学洛威尔校区UMASS Lowell机械工程系结构动力学和声学系统实验室的副主任，以及模态分析和控制实验室的主任。Peter Avitabile教授以略带口语化、生动而又幽默的语言，在每篇文章中集中介绍试验模态分析的一个主题，是非常好的试验模态分析的入门文章。它涉及到了试验模态分析的方方面面，是模态试验新手的入门极佳材料，学习它有助于理解什么是试验模态，以及取得高质量的模态参数。
在北京科尚仪器官网发布模态空间系列文章及其中文翻译，得到了Peter Avitabile教授的书面授权，Peter Avitabile教授拥有文章全部权利，北京科尚仪器只为学习教育目的而使用它们。如您转载此系列中文翻译，请保留本段的描述信息。
模态空间系列（四十八）趣味解读模态世界--对锤击试验，测量带宽应该与感兴趣的频率带宽相一致吗？
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对锤击试验，测量带宽应该与感兴趣的频率带宽相一致吗？
我们讨论一下这个问题，来看一看为何它们或许不需要一致。
现在，这个问题可能表面上看起来很简单。但是当我们讨论它时，你可能意识到，有一些其他事情使得你不这样思考这个问题。表面上，要进行的测量结果好像应该覆盖感兴趣的频响范围。
显然，如果带宽窄，则可能观察不到感兴趣的更高阶模态。另外，当然如果带宽太宽，则可能有不感兴趣的高阶模态响应。但真正的问题在于 – 后面这种情况不受欢迎吗？或者能选择更宽的频率范围并得到同等或更好的测量结果吗？嗯…这里在最终下结论之前，也许这个问题需要更多一些的讨论和评估。
我们考虑一个典型结构上的简单测量结果，其中对前2阶或前3阶模态感兴趣。预期在800Hz带宽范围内存在前3阶模态。在800Hz带宽范围内的典型测量结果如图1所示，带800条谱线。
总体上，测量结果看起来相当的好。频响很好地展示出期望的峰，测量结果看上去可以接受。在所有频率上，输入谱表现得相当平坦，在整个频率范围内大约有20dB的滚降。感兴趣的范围内的大部分频率上，相干相当的好。（尽管在图上很难看出，在频率范围内，即使是在共振频率上，相干有少许点儿降落，但对多数工程师的用途而言，兴许是可以接受的。）
那么这个测量结果可能有什么毛病吗？我们观察跟系统响应相关的时域信号。
图1 – 800Hz带宽范围内的输入谱，相干和频响函数
现在，注意到时域响应在时域记录的1/4时间内很快衰减完了。那这是问题吗？表面上看 – 不是。但我真正想问的是，我能测得更好的结果吗？另外怎么测到？
图2 – 800Hz带宽的时域响应输出
观察图2中的时域响应。响应通道上的任何噪声在测得的频响函数中极有可能很大。（对这个例子所示的情况，没有任何明显的噪声。但如果有，频响函数以及相干将会变糟。）
我们考虑测量结果的一个不同频率带宽。下一次测量，我们尽量使时域响应最优，对时域记录或采集的数据块来讲，在大部分的时间内使其是相当大的信号。信号如图3所示。注意现在时域响应占据了时域记录的大部分时间。
图 3 – 3200Hz带宽的时域响应输出
现在也看一看得到的输入谱、相干和频响函数，如图4所示。
图 4 – 3200Hz带宽范围内的输入谱、相干和频响函数
乍看之下，在整个频率范围内这个测量结果看上去很不好。但是在感兴趣的前几阶模态频率范围内，测量结果实际上非常好。（同样，尽管在图上很难看出，如果总体上不是更好的话，但相干实际上至少跟图2中的一样好。）
所以这里最主要的是，根据测得的响应的相干，实际上第2次测量结果是首选。测量的窍门是，应该选择力锤锤头以仅仅激起感兴趣的频率范围 – 不是FFT分析仪的整个带宽。这样，可以得到感兴趣模态的良好测量结果。
在很多不同测量情况下，我曾多次遇到过这种问题。通常，人们被弄糊涂了，为什么这个测量结果或许能接受，但如同我讨论的这个测量问题，毫无疑问，实际上总体测量结果可以比窄带的更好。
一个特例，跟几年前在一个航空结构监视舱上测得的一些结果有关。在窄的特定频率范围内，初始测量结果噪声严重，因为在测量时域记录时间内响应很快消失了。选择更宽的频率范围，这里，在整个时域记录时间内响应信号相当大，实际上生成了感兴趣模态的更好的测量结果。另外，同样选择力锤锤头以仅仅激起感兴趣的模态，而不是FFT分析过程的整个频率范围。这个结构上的一个典型测量结果如图5所示。（遗憾的是，没有窄带的FRF测量结果可供比较，但总体上窄带的是更糟的结果。）
图 5 – POD测量结果的FRF/相干
我希望这个小小的讨论已经把改善测量结果的替代方法解释清了。不论哪种情况，在继续采取一个特定行动之前，需要做出判断来确定哪个测量结果总体上最优。如果你有关于模态分析的任何其他问题，尽管问我好了。
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模态激励全新的解决方案-WaveHitMAX自动脉冲锤
实验模态分析中必不可少的一环就是模态激励，昊量光电最新推出的这款智能冲击锤的发明为结构动力学应用提供了机械激励的新途径。智能意味着设备内部处理信号。模态锤WaveHitMAX保证了测试对象的全自动、可重复和高精度激励，而没有双重打击。用户可以根据不同的阻尼/延迟时间，设置撞击次数、冲击力和撞击之间的延迟时间。所有的预置，如零点或冲击力搜索，都是由锤子自动完成的。用户不再需要手动调整。
针对全自动冲击锤的研制，WaveHitMAX采用包括整个运动控制的闭环控制方法解决了这一问题。
图1. 用于脉冲锤内部运动控制的传感器-执行器控制回路示意图
对新型冲脉冲锤WaveHitMAX的系统设计进行了改进，使传感器信号作为运动控制单元的主要输入参数。这样，脉冲锤的手臂可以向上移动到试件的命中点，在那里，通过力传感器信号中的特征变化检测到接触事件，手臂的移动方向可以反转。
与半自动冲击锤相比，WaveHitMAX自动脉冲锤具有新的功能。内部信号处理的优点有:
• 全自动单击
• 自动搜索用户自定义的冲击力
• 自动零点搜索
• 确认对质量保证的影响
• 更改锤头与测试对象之间的位置，无需重新设置
WaveHitMAX自动模态力锤可以通过以太网在Windows设备(PC或平板电脑)上通过包含的软件快速、轻松地操作。
自动模态脉冲锤特点：
• 自动零点搜索
• 可重复的单击激发
• 内部传感器评估和过程控制
• 自动搜索和调整冲击力
• 位置的变化是自动预测的
• 通过附件配置脉冲特性
• 通过远程控制或集成到客户系统中来触发功能
• 在德国设计和组装
• CE认证
1.确保单次激发
双重撞击激励可以在时域和频域检测到
2.丰富的配件支持
不同的传感器-尖端-配重的组合。
综述上文介绍WaveHitMAX - 第一款用于全自动冲击测试的智能脉冲锤，在全新的AI智能脉冲领域实现真正意义上的全自动智能脉冲锤！
如果您对WaveHitMAX-全自动冲击测试的智能脉冲锤有兴趣，请访问上海昊量光电的官方网页：
https://www.auniontech.com/details-1495.html
关于Gfai tech
Gfai tech GmbH一直在生产和销售"德国制造"的声音和振动测量和分析创新产品超过15年。作为应用计算机科学促进会（GFai）的100%子公司，它始终以行业为导向和以应用为导向。
Gfai tech以第一台模块化和灵活的声学摄像机而闻名，用于声源的定位，可视化和分析。如今，该产品组合还包括实验模态分析的创新以及用于监测、分析和评估声学测量数据的完整软件解决方案。我们的测量解决方案应用于汽车、工业、空中交通、火车交通和研发领域的降噪、错误检测和声音设计。
上海昊量光电作为gfai tech公司在中国大陆地区独家的代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于WaveHitMAX-全自动冲击测试的智能脉冲锤有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。
关于昊量光电：
昊量光电 您的光电超市！
上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。
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