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（八十二）趣味解读模态世界-那么如果我用多参考点相对单参考点频响，模态参数上真的有差别吗？
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那么如果我用多参考点相对用单参考点频响，模态参数上真的有差别吗？
那我们看些数据并讨论一下这个问题。
嗯，从纯粹的理论角度来看，你可以从任何参考点位置提取模态参数，只要参考点没有位于某阶模态的节点上。但当然了，理论是毋庸置疑的，而我们需要考虑在任何真实结构上进行测量的实际情况。
在上两篇文章中，已经讨论了测量结果的几个方面。总体上讲，当数据是在MIMO试验中同时采集的，频响测量结果整体上总是更好些。如果用单个激振器，会产生两个问题，易于造成提供给模态参估计的频响不是最好质量的。
一种情况，为了得到恰当的测量结果，单个激振器需要具有更高的激励量级，但这常常激起非线性，一般情况下容易加大方差，频响测量结果不像应该的那样好。
第2个值得关注的问题是，当由单参考点测试构成多参考点数据时，一般情况下频响可能在一致性上不相关，频响频率上的峰可能会显示出某种轻微的差异。尽管结构可能是时不变的，但当试验是由单独的试验得到时，试验设置可能会对测得的频响有影响。由于所有数据是在不同的时候采集的，可能会有轻微的环境改变，会导致另外一种变化，使得这个问题复杂化了。
为了跟前面的两篇文章具有某种连续性，用于本次讨论的测试数据跟之前用过的完全相同。当然我们注意到对某些模态，频率有一些移动；并且对所有采集的用来构成多参考点数据的SISO数据，互易性不满足。
实验室结构的简图如图1所示。在三次单独试验中利用SISO方法采集了三个参考点的数据；同时也对所有3个参考点利用MIMO方法采集了数据。
图1 – 带隔离部件的实验室结构
既然前面文章中已经讨论了某些测量问题。现在我要做的是处理这些数据来说明在识别模态参数上的一些困难。在所有情况下，将用稳态图来说明数据上的某些变化是如何给识别系统极点带来挑战的。
所以要做的第1件事是拿三次单独的SISO测试频响，来构成一组多参考点数据进行处理。（并且请注意，我没有称此为MIMO数据，因为它实际上都是单独采集的。）模态参数识别过程的第1步是识别系统极点。这一般是利用稳态图来完成，稳态图上叠加某种模态指示函数；对此图，在所有情况下都用了CMIF。
对本例，图2显示了稳态图。尽管对大多数人来说，或许可以接受这个稳态图，但在系统极点上确实有某些变化，对于每一个系统极点，没有识别出一个好的强烈稳定的极点。（当我们重新处理这个数据时，将会看到稳态图有所改善）。
图2 – 合成在一起的SISO频响的稳态图
但在我们观察MIMO数据之前，我们看一下每个单独的SISO数据。图3显示了在合成为一组多参考点数据之前，单独处理的3个独立的SISO测试数据。显而易见的是，每个独立试验情况的稳态图产生了非常一致的稳定的系统极点。当数据看上去如此之好时，对于系统极点是什么，毫无疑问。
图3 – 3次单独SISO试验的稳态图
那么对于系统极点是什么，为什么单独的数据组（图3）这么明显，而当所有数据合在一起时就没有那么明显了（图2）？嗯，记住，对于每个单独的SISO试验，单独的SISO数据是一致性地采集的。即使是有些噪声和非线性，在前面2篇文章中讨论过了，识别系统极点也毫无困难。但是当所有单独的SISO数据合成在一起时，不能保证数据在三次进行的不同SISO试验中会一致相关。并且实际上，在前面的文章中，已经指出频响测量结果峰的移动。在多次测量结果中，诸如互易频响，已经注意到这种移动。所以这里主要的错误在于数据是在三次单独的试验中采集的，不一定保证数据一致相关。这就是为什么稳态图变得有点难于解释的原因，当这种情况发生时，系统极点的识别不那么直截了当了。
为了确认这点，用MIMO数据组（其中所有的数据按一致的方式同时采集）来生成稳态图。如图4所示。这个稳态图比图2中的好得多。当然，有些频率仍然不够完好 – 但比之前的情形好的多了，那里数据是单独采集的，数据的一致性不能保证。
图4 – MIMO频响的稳态图
所以这里真正的问题在于数据。频响必须按照一致的方式进行采集。SISO测试不能提供带有一致性的数据，但通常MIMO试验可以做到，这是由于数据是按此特性采集的。
我希望这有助于解释清楚，对于任何的多参考点测试，按照一致的方式采集数据为什么是非常重要的。对模态参数估计，根据独立的单输入参考点测试采集数据或许不能提供最好的数据。为了从多参考点提供更为一致相关的频响数据，需要MIMO测试。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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