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（八十五）趣味解读模态世界-某天我做了一次测试，隔天又做，测试结果看上去不一样。这怎么可能？
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某天我做了一次测试，隔天又做，测试结果看上去不一样。这怎么可能？
我们看一看这个测量结果，去看看发生什么了？
我们在过去讨论过很多不同的测量问题，但这个真的需要注意。当然从某一天到第二天或者从一小时到下一小时甚至从一星期到下一星期，测量结果之间总有差别；当我们测试结构时，这通常是些细微的差别，我们需要接受并忍受 – 这是正常的变化。
但是，作为我们能够预期见到的变化，你展示给我的测量结果跟我们通常所见的非常不同。在这个特殊的测量结果中，低频范围内变化很小，而在高频范围内有很明显的引人注目的变化。
所以我们检查所测的这个特殊测量结果，并讨论下发生了什么事。我们要追踪的主要点是系统测试过程中试验的夹具可能起到了非常重要的作用。
所做的测量是针对一个小型风力发电机叶片。要在“固定”或“夹紧”的条件下进行叶片测试。叶片本身重不到2磅，连接到一个800磅的光学平台上。现在对叶片来讲，这个光学平台确实够大，足能充分地模拟固定的条件。事实上，对这个结构存在一个分析模型，根据这个模型存在预测的固定模态。尽管这个分析模型从来不够完美，并且开发这个模型时做了近似，对于这类简单的结构，在简单的几何布局条件下，可以预期模型是相当精确的。
所以在叶片连接到光学平台的条件下，做了第一个频响函数。利用一个FFT分析仪，借助于常规的锤击测量方法进行锤击和响应测量。用实心安装块将叶片连接到光学平台上，用一些螺栓连接风机叶片和光学平台之间的块体（作为垫块）；由于叶片几何外形上曲度的原因，这是有必要的，以允许悬臂的叶片和光学平台之间有空隙。
测量结果总体上看起来可以接受，测量结果的相干也可以接受。频响函数如图1所示，附带了试验设置的图片。对测量结果的低频部分不感兴趣，它被隐藏在试验设置图片的后面了。
图1 – 频响和试验设置 – 周五
因此所做的第1次测量结果看起来是可以接受的。现在这个测量结果是在周五下午做的，接下来的星期，要做一些其他的试验。在周一上午，作为良好的习惯做法，在进行平衡试验之前，重复进行了测试。第2次测量结果在整体上看起来同样是可以接受的。频响如图2所示，附带了试验设置的图片。还是对测量结果的低频部分不感兴趣，它被隐藏在试验设置图片的后面了。
图2 – 频响和试验设置 – 周一
但是周一上午做的测量结果跟周五做的看起来不一样，这让好多人迷惑不解。图3显示了两次测量结果重叠在一起的比较。
幸运的是有人认识到这些显著的差别，并且停下试验来判断可能是什么引起了测量结果上的如此显著的差异。图3清楚地表明低频模态完全相同，有可以预料的正常的变化。但是在测量结果中高频范围内有巨大的差异，就像是它来自于完全不同的结构。
图3 – 周五与周一的测量结果对比
显然第1个念头就指向了连接叶片到光学平台的夹具。但是检查结合点，紧固和重新装配结合点并没有造成任何可以察觉到的差异。
所以当我第1次观察这个测量结果，我立即怀疑在两次试验中可能是不同的东西，或许归因于某种调谐吸振器作用。我得出这样结论的原因是因为在低频范围内频率有普遍的移动，它可能是由调谐吸振器作用造成的。
所以经过一些检查工作，并咨询了一些关于两次试验之间可能有什么差别的一般问题之后，关于问题可能是什么的一些想法冒出来。在其他更多的问题和进一步审视试验设置的图片之后，有一件事情引起了我的注意。
后来才发现，实验室经理非常关心安全，如果在试验设置周围有人不小心，连接到光学平台的从叶片和块体突出出来的三个螺栓可能会引起某种伤害。所以作为预防措施，实验室经理拿一些软泡沫压到长螺杆上。（现在，这种泡沫基本上是软的包装泡沫，你可以在电子产品的包装中见到，非常轻，真的无论如何也没有什么结构上的影响。）但是…
那个泡沫确实具有非常，非常微小的质量，在长螺杆的端部具有改变螺杆悬臂模态的作用。并且说起来也奇怪，使悬臂螺杆频率移动得恰好跟叶片某阶固有频率一致。这就使得两阶模态分裂为一个非常传统的调谐吸振器作用。毫无疑问这种作用非常大。
如果你不相信可能发生这个，但事实上这就是问题的根源，那么请放心吧，结构又进行了5次额外的试验，在螺杆上连接或者不连接小块的包装泡沫的情况下，所做的每次试验都重现了从周五到周一的两组试验结果。
所以，这里最根本的是在任何动态测试中夹具会对测量的数据产生影响。本例中，对于叶片的第5阶模态，观察到的影响非常大。对所有进行的动态测试，在所有的夹具方面都必须小心。你从来都想不到会发生什么事！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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