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（十七）趣味解读模态世界--为什么质量载荷和数据一致性对于模态参数估计是如此重要？
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为什么质量载荷和数据一致性对于模态参数估计是如此重要？
那我来解释吧。
这又是一个很好的问题，是人们进行模态参数估计时会感到困惑的地方。当曲线拟合结果令人迷惑或者看上去不正常的时候，太多的时候是把这些效果归咎于噪声或非线性。这常常是一句空洞的话，当不理解或者不能轻易解释某些事物的时候，很多人使用这句话。那我们看一看为什么数据一致性很重要，质量载荷会有什么影响。
首先要记起的事情是，我们用以拟合数据的模型是根据一个线性、对称方程组，其中极点（频率和阻尼）定义为全局物理量，而且在方程的推导过程中假定互易性是本质固有的。现在只要我们的数据跟那个模型吻合，则万事大吉。但是，试验和数据采集有影响怎么办？
我们来考虑一个简单平板的试验设置，采用一套8通道的数据采集系统，通过两个激振器激励进行MIMO试验。现在，如图1所示，对安装于平板之上的6个加速度计，我将利用高水准的测试技术来采集FRFs，以保证得到尽可能最优的测量结果（第1次试验时测量实心点，第2次试验时测量其他点，并且通过在结构上移动加速度计来得到这些测点）。
图2显示的是模态指示函数，图3是稳态图。仅仅提取前2阶模态的极点（为示意目的）。稳态图非常清晰地指出了这两个极点。注意，随着模型阶数的增加，很清晰地确定了极点（跟求和函数重叠在一起）。一旦提取出极点，就可以得到留数或振型，这样就得到了与这6个测点相关的模态数据。图4显示了一个典型的曲线拟合。
可是，第1组数据仅仅包含6个测点。为了更好地确定模态振型，需要更多的测点。
对于其余的测点，加速度计重新布置到图示的测点上（空心点），这样采集到了第2组MIMO测量结果。这一次也是仅仅利用第2组测点来提取极点，并得到稳态图。这一次也清晰地确定了了极点，以及与这6个测点相关的模态振型。（此处，没有显示这些测量结果，但其与第1次情况类似。）但是这两组数据是分别求值来估计极点和留数的。
现在，我们将这两组数据合在一起求值。重新计算模态指示函数和稳态图。现在在相同的频带内，我们在模态指示函数上看到的不是之前观察到的2个明显的峰，反而是4个明显的峰（图5）。之前用过的相同频带（图6）现在指示出了4阶模态，而不是2阶模态！！！这怎么可能？平板没有变 — 不是吗？
嗯，平板是没有变 — 但试验设置却真真确确地改变了！移动的加速度计具有质量影响，引起了模态的些许迁移。所以当同时处理所有数据时，有些测量结果指示出极点在某一个频率上，而其他测量结果却指示出极点在另外一个频率上。
那么哪一个是对的？好像两个都不对。这是因为试验设置对系统的模态产生了影响。问题是哪些极点是正确的，可以用于模态参数估计过程。嗯，对于所有的测量结果，你确实不能确定一组全局的极点，因为它们对于所有测量结果而言并不是“全局的”。实际上，在这种情况下，正确提取参数的办法是，试验过程中在结构上安装上所有的测点（或者加上质量哑元），消除质量荷载的影响，来采集一组“一致”的数据。当然，有一个非常重要的点要指出，由于加上了所有的质量，我们已经改变了结构。但是，至少所有的数据将是一致的，不会因为质量荷载影响造成模态参数估计过程失真。
当然，真实结构具有关于噪声、线性、时变等等方面的各种测量问题。模态参数估计过程已经够复杂的了。不要让一些简单问题将这个过程进一步复杂化了，诸如质量荷载引起数据失真的问题。我希望这个讨论帮你解答了你的关于质量荷载和数据一致性为什么是如此重要的问题。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。
关于昊量光电：
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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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