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（十五）趣味解读模态世界--进行模态试验时，多少测点才够用
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进行模态试验时多少测点才够用？那我们讨论一下这个问题吧。
我料想你最终会来问我那个问题。它是另一个我经常会被问到的问题。大致说来，最简单的回答是，你需要测量足够多的点，这样你就可以唯一地描述模态振型了。这个回答可能不是十分显而易见。我们需要再多讨论一下这个问题。
我们从先前讨论过的简单结构开始。这个简单的平板结构如下所示。
从图示的模态振型中，我们现在可以看出，有足够数量的点来描述每一阶模态的振型。可是在这个平板上共有45个测点位置。
现在，让我们只考虑沿着平板一条边上的5个测点，来阐明一些重点内容。如果我观察1阶和3阶模态，很快意识到，这里没有足够多的点来充分描述这两阶模态之间的差别。另外，考虑2阶和4阶模态，也可以得到相同的结论。
但是我认为我们都应该能够意识到，要充分描述模态振型，仅有5个测点是不够的。只用15个测点，有可能将模态测量得相当不错吗？嗯，有可能吧 — 但它在很大程度上依赖于这15个测点布置在什么位置。让我们考虑15个测点 — 但是我将选取一些点来阐明一项重点内容。
如果我观察这15个测点，那么1阶模态和3模态之间很难区分。实际上，这些模态振型看上去几乎完全相同。
现在我们考虑，仅仅沿着平板的前、后边缘进行测量。你会很难区分第1阶刚体模态和第1阶弹性体模态之间的差别。
因此根据上面的所有这些简单例子，很明显，我们需要测点恰当地分布，以便唯一地区分每一阶模态振型。如果我只对1阶模态和2阶的特性感兴趣，则只用图示的6个测点，就有可能得到相当好的振型描述。但是，比那更少的测点就难了，特别是如果我们需要将刚体模态和弹性体模态区别开来。
现在我们来考虑另外一个例子 — 图中所示的简单框架。假设可以获取的平面仅为三个外平面。如果仅仅采集这些平面上的测量结果，并且没有内部平面上的任何测量结果，那么这些模态振型的描述可能不足以唯一地确定模态振型。仅仅考虑2阶和4阶模态，某一阶模态当中，两个横梁相互之间是反相的，而对于另外一阶模态，它们相互之间又是同步的。对于5阶和6阶模态，情况也同样如此。如果没有得到内部平面上的测量结果，那么将很难区分这些模态的振型。这是在很多模态试验中发生的常见试验问题。由于无法得到结构的全部重要的模态活动部分，造成可用的测点太少，以至于不能确定模态振型。
进行模态试验时，另一个常见的问题是不愿意去测量结构的相邻部分。会做的典型解释是，我们只对我们负责的结构部分感兴趣。我们对结构的其他部分不感兴趣，因为它不在我们的管辖范围之内。为了说明这种说法的问题，我们可以再次利用这个简单框架。
但这次只采集结构内部平面的测量结果和模态数据。我们很快可以发现，某些模态振型信息是主要由结构外部所决定。如果没有测量足够多的信息来充分地描述模态振型，盲目地局限于所观察的数据的时候，或许很难确定问题的原因是什么。
这个很好的例子使我想起了近期的一次模态试验，试验是在一个棘手的扭转振动台系统上进行的。想要解决他们问题的试验人员只对他们职责范围内的夹具和试件感兴趣。他们对振动台系统和支撑结构的感觉是，他们真的不在乎外部世界正在做什么。但是事实上，其他结构实际上是造成他们遇到的问题的原因。夹具和试件上的局部响应大部分是由某些重要的系统全局模态产生的。如果不测量这些信息，你就没有足够的数据来纠正问题或者去理解问题。
现在对于需要多少个点进行模态试验，我希望你有了更好的理解 — 数量足够多，多到可以唯一地确定模态。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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