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（三十八）趣味解读模态世界--做模态试验需要加速度计安装在X，Y和Z三个方向上吗？
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做模态试验，需要加速度计安装在X，Y和Z三个方向上吗？
嗯… 我们讨论下这个问题
这一点常常使得很多人感到困惑。有些先入为主的观点以为为了采集模态试验数据，在三个主方向的每个方向上必须安装一个加速度计。嗯，事实证明，没有这个必要，但是在某些试验时，或许强烈推荐是这样又甚至要求是这样。但很多时候人们认为除非你在全部三个方向上布置加速度计，否则你得不到三维模态振型。
我们用来估计模态参数的基本方程可以按照下面这种形式写为
矩阵中的项，[A][A]是留数，由曲线拟合过程得到；我们同时根据方程的分母得到极点，也即频率和阻尼。但是根据下面的式子，这些留数跟模态振型直接相关
留数和模态振型之间的关系给出了这个问题的答案。将这个式子展开来看一看矩阵的每一列中的一些元素。
如果我们观察每一列，可以看到模态振型包含在列中，带有某个比例因子；也可以看出由于互易性，各行也同样包含模态振型。如果观察一列，例如第1列，可以看到
因此从方程因子化提出来的模态振型值称为“参考”自由度。也就是说，所有的测量结果都受这个参考自由度的影响。如果这个自由度是零（在模态节点上），那么不管采集了多少测量结果，从测量数据中也观察不到那阶特定的模态。
这个基本方程确实包含了所提出问题的答案。对于感兴趣的每阶模态，只要参考自由度具有非零值，那么频响函数将有与输入-输出关系密切关联的留数。只要相对于参考自由度，在X，Y和Z方向上的模态振型有值相关联，那么就可以由相对那个参考自由度的测量结果观察到模态振型。就这么简单！
现在我们拿一个简单结构来说明这点。用一个简单的L-形支架进行讨论，说明参考自由度，以及为了进行试验模态勘查，说明它跟全部测量自由度的关系。
为了讨论，下面图形中安装加速度位置上的参考点将用黑色表示，不同的锤击位置将用蓝色，红色和绿色表示，用来区分不同的点。
对于此支架的第1阶模态，参考加速度可以沿x-方向布置在结构的上角。注意如果在支架上角沿x-方向进行锤击（红或绿）或者在下角沿z-方向（蓝），结构在所有这些位置都有显著的响应。这意味着如果在上角沿x-方向（红或绿）对结构进行锤击，在参考点上有x-方向的响应。并且如果在下角（蓝）沿z-方向对结构进行锤击，在参考点上也有x-方向的响应。因此从所选定的参考点位置可以很容易看到这阶模态。
对于结构的第2阶模态，参考加速度计可以沿z-方向布置在结构的下角。如果在同一点（蓝）沿z-方向锤击结构，对于这阶模态，结构在这个点上有明显的响应。但也要注意到如果在上角（红和绿）沿x-方向锤击结构，在参考加速度计的位置沿z-方向也具有响应。所以，对于本阶模态，这个参考点是没问题的。
接下来如果考虑第3阶模态，将参考加速度计沿z-方向布置在下角，对于本阶，结构上所有的三个锤击位置在这个点上都有明显的响应。
现在，真正的问题是，是否有一个参考点位置可以选定？它能够充分地捕捉到感兴趣的结构所有阶模态的动力学特性？对于本例，沿z-方向的结构下角足以观察到所有阶模态，这看上去合情合理。
现在我们可以看出单个参考点足以充分地观察到感兴趣的所有阶模态 – 并且只需要一个方向就完成了。当然，如果使用多参考点，也完全可以接受，确信无疑这是测试结构的更好的方法 – 但本质上讲，为了提取三维的模态振型，这些额外的参考点并非必须。
我希望这有助于厘清谬见，关于模态试验需要沿三个独立参考方向进行测量的谬见。思考一下它，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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