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（四十六）趣味解读模态世界--有时锤击力正如期望那般非常光滑，但它经常看起来像在振荡-为什么？
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有时锤击力正如期望的那样光滑，但它经常看起来像是在振荡 – 这是为什么？
我们观察一些测量结果并讨论一下这个问题
进行锤击试验时，力脉冲看来很规则，形状像是半正弦波。对测量事件的持续时间段内，从零开始，接着是脉冲，然后回到零。
但是，初始半正弦脉冲之后，力脉冲常常像是在零附近振荡。真正的问题是，这为什么会发生？它应该发生吗？它可能是双击吗？该加窗来减少它的影响吗？
嗯…这里要回答的内容很多，我不可能在这一篇文章中面面俱到。这个问题被称为“滤波器振铃”。我们从一些简单的测量结果开始，来说明这个常见的问题。只要通过测量几个样本结果，用一些简单的例子和插图，就可以观察到并有望更好地理解这种效应。
在很多FFT分析仪上都能看到这个问题。为了测量和讨论起见，我将使用一个普通的BRAND XYZ FFT分析仪。用一把力锤和一个响应加速度计在一个典型结构上测得一个典型结果。但是在这里仅仅讨论力输入。有些力脉冲很规则，形状就如同我们期望在教科书中见到的那样。但其他测量结果的力脉冲在脉冲尾部有振荡，好像是一个简单的单自由度系统的响应。这个问题常被称为“滤波器振铃”。这是因为模数转换器（ADC）前端的模拟抗混滤波器可能显示出某种响应，响应是由于它们自身的固有频率可能被力脉冲激起来而造成的。这就是实际所发生的事情。跟每个人所熟知的那样，力脉冲会激起不同的频率范围，取决于用来激励结构的锤头。
但这儿有问题。这种滤波器振铃在你的分析仪上可能明显，也可能不明显，取决于选择什么频率范围（带宽）。现在表面上看这好像不太合理，除非考虑FFT分析仪的实际内部工作方式。通常FFT生产商有不同的抗混滤波器组 – 一个工作于低频，一个工作于高频。通常，如果你测量较低的频范围，则用低频滤波器。如果用软锤头，则不会明显地引起任何的滤波器振铃。但是如果用稍微硬一点的锤头，则高频范围的力锤激励有可能激发低频模拟抗混滤波器。滤波器被激起并有一种动态响应特性，它在力脉冲上呈现为滤波器振铃。
所以我们进行一些测量来说明这种滤波器振铃特性，并看一看设置不同的频率带宽对观察到的滤波器振铃可能有怎样的影响。用一把冲击力锤，带四种不同的锤头，覆盖两种不同的频率范围。锤头包括一个非常软件的红色空气气囊、一个中等硬度的蓝色塑料头，一个稍硬的白色塑料头和一个金属头。分别用力锤来锤击结构采集时域曲线。一组测量中频率带宽设置为400Hz，第二组测量中带宽设为1600Hz。下面两幅图显示出两个频率范围内的不同锤击结果。从上到下锤头从最软到最硬。
图 1 – 锤击，400Hz带宽 图 2 – 锤击，1600Hz带宽
注意到随着锤头从软到硬，400Hz带宽具有更为明显的滤波器振铃。这是因为硬点的锤头激起了更宽的频率范围，更有可能激起低频的模拟抗混滤波器。
400Hz带宽与1600Hz带宽进行比较，滤波器振铃上有明显的变化 – 对1600Hz带宽，几乎没有任何振铃。并且唯一的区别在于带宽选择。
在这个特别的FFT分析仪上，用了两组抗混滤波器，取决于选择了哪种带宽。显然，在低频范围内用硬锤头时，滤波器振铃更为明显。这是因为硬锤头在高频具有更多的能量，激起了滤波器的动态特性。注意软锤头是怎样根本地没有激起这种滤波器振铃的。
通常，为了保证不发生滤波器振铃，软锤头是更好选择。如果有振铃，那么选择更高的频率范围是有意义的，这样，减小了滤波器振铃。于是问题不严重并且问题解决了。
我希望这个小小的讨论已经解释清了这个问题，关于在力的时域曲线上观察到的滤波器振铃问题。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。
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