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（五十六）趣味解读模态世界--你如何选择模态试验的参考点位置？需要考虑什么？
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你如何选择模态试验的参考点位置？需要考虑什么？
我们讨论一下这个问题来看一看如何考虑它。
现在，选择参考点位置是进行试验模态测试的非常重要的步骤之一。如果参考点位置（一个或多个）选得糟糕，那么非常有可能，系统的一阶或多阶模态可能会表现的很差，或者，最坏情况下，根本没有。如果过去曾经多次测试过类似的结构，那么常常根据先验知识选择参考点，在这种情况下，选择就简单多了。但是当结构独特、没有以前的经历，那么参考点的选择会复杂得多。显然，这些情况下，经验优先。另外也许有分析模型可以帮助选择参考点。所以我们讨论一些基础知识，并说一说选择参考点位置（一个或多个）时的一些考虑事项。
真正要说明的第一件事情是决定参考点选择的基本方程。就像我总是对我所有学生讲的那样，“记住…非常简单的
是你绝大多数模态问题的最重要答案”。当然，学生们都取笑我这个说了一遍又一遍，但最终他们认识到，他们的大多数模态问题常常就是用这句话来回答的！那么我这样说是什么意思。回忆一下，留数按如下形式给出
但我们没有采集全部的这些输入输出组合（并且理论告诉我们，当然也没有必要全部测量它们）。所以需要非常仔细地选择测量哪些行或列。如果我们观察一列，可以写成
显然对所有需要测量的模态，参考点位置的模态振型值必须比较显著。如果这样的话，则测得的FRFs将具有很强的系统模态响应。但是对某阶或多阶系统模态，如果参考点位置的模态振型值不明显的话，则FRFs可能不含有系统所有阶模态的强响应。这会使得模态参数估计过程更加困难。
所以，如果有分析模型，则可以观察模态振型来选择最优的参考点位置。常用的一个简单工具是驱动点留数。一般来讲，这是模态振型的估量，表示为留数
这是用于初期评估的通用工具，通常称为预试验分析。当然还有其他工具，例如模态振型和，MODMAC，有效独立性，以及超出在这里能够讨论的其他工具。但是，如果没有有限元模型，怎么办呢？或者（让我悄悄地这么说）如果模型不正确，怎么办呢？所以我们需要在没有任何先验知识或者没有分析模型帮助的情况下，能够选择参考点。
所以很多时候进行试验设置，首先要做的是进行预试验，来确定结构上可能存在多少阶模态。有时，检验驱动点FRFs – 可能的情况下，观察FRF的虚部。遗憾的是，这可能不是一个用来观察的较好的测量结果。这是由于可能很难识别密集模态，因为函数中FRF虚部的所有峰将具有同为正或同为负的峰。实际上，非驱动点测量结果更好，因为幅值可以既为正又为负，使得有更好的机会来确定密集模态。例如，图1所示的两次测量结果。上面的曲线是驱动点FRF，在第1个峰上不可能确定有两阶模态。下面曲线是跨点测量结果，很明显在那个频率上有两阶模态。所以你可以发现，驱动点测量结果有用但也可能带有欺骗性，因为各阶模态的强度在测量结果中不明显。
图 1 – 密集模态下的驱动点频响和跨点频响对比
进行模态试验设置时，有时，凭知识或经验猜想什么可能是合理参考点的情况下，随便测得一个FRF样本。这种随机选择的结果如图2所示，同时显示出选择的测量结果，用不同颜色表示。
图 2 – 随机选择FRFs进行试验设置
检查FRFs，注意一个一个测量结果地识别FRFs中的峰。如果所有的峰都相同，没有得到其他的峰，那么从测得的这些测量结果中可能合理地选择了参考点。遗憾的是，所有的结果是按照有点随机的方式测得的。另外用这种方式，非常有可能丢失某些关键的模态。（我见过，即使是最好的试验工程师偶尔也会丢失结构的主要模态）
另外一种确定可能参考点的可行方法是，在所有可能适合的参考点位置得到一小部分FRFs。这部分FRFs如图3所示意。接着对这个矩阵进行SVD。通过评价这个原始矩阵的子矩阵的SVD（也即按照可控的方式去掉个别的参考点），可以确定重要模态数目的估计。如果得到了相同数量的重要模态，则对于识别系统模态，去掉的参考点不是关键参考点。但是，如果识别的主要模态更少，则对那些不再观察得到的模态，去掉的参考点是重要参考点，应该被保留作为模态试验的参考点。
图 3 – 有步骤地选择SVD的FRF子矩阵
所以，尽管测量许多随机选择的FRFs来确定可能的参考点位置是一种习惯做法，但是对于确定可能的参考点，一种可能的替代方法，对一组FRFs用数学方法进行SVD，可能是一种更为严格的机制。这种方法，通常称为试验参考点确定方法（TRIP），提供了参考点确定的一种技术。当没有分析模型，或者当对用于预试验分析的有限元模型的准确度受到怀疑的时候，这种方法特别有用。
这里真正的窍门是选择一个合理的
项，这样参考点位置的模态振型值是一个大的数值。这就会使FRFs有明显的峰，允许得到可用的测量结果。当然为了完成这一点，你必须了解一下系统模态振型是什么。对完成这一点，有限元模态或先验知识很有帮助。
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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