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（七十）趣味解读模态世界-用跟全局坐标系倾斜的输入进行激振器试验
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如果用跟全局坐标系倾斜的输入进行激振器试验，如何将力按各个方向分解为特定的分量？
等等 – 在你测试数据之前，我们需要讨论一下这个问题。
嗯，事实证明，其实你不需要将力分解为全局坐标系内的各个分量。有一种简单的方法来解释这点。但是，在我们弄清我们要如何帮助解决你描述的这个问题之前，我们首先讨论一些基础知识。
我们需要理解的第一件事情是，即使是你能在全局坐标系内将输入力分解为两个独立的输入，你实际上也不会有两个独立的输入；这两个输入跟那个加到结构上的独立输入是线性相关的。所以即使你能将它分解为多个分量，这么做也没有任何用处。但是，想一想我们自己为什么会这么想，需要将力分解为独立的分离。
我们拿一个简单的结构开始这个讨论，结构具有性质上非常方向性的模态振型，如图1所示。
图1 – 模态振型，具有非常方向性的特征
那么对方向性模态，我这是什么意思？这表示对结构的某一特定阶的模态，结构响应主要是在一个方向上，而在其他方向上少于或者没有响应。但结构的另一阶模态可能在跟第1阶模态不同的方向上有响应，而在其他方向上少有或者没有响应。在图1中第1、3阶模态上，我们可以看得出这点；注意到，模态振型基本上是水平方向上，而垂直方向上少有运动。但是，如果我们观察第2、4、5和6阶模态，会发现振型的主要运动是在垂直方向上，而水平方向上少有运动。
所以，如果我们想要选取一个模态试验的参考点，若是我把自己限制在水平方向（X）或者垂直方向（Y），则不容易选取。那么也许我需要有某个倾斜于全局坐标系的参考点，对这组测试结果，我选用。为了讨论起见，我们假设我只对系统的前四阶模态感兴趣。首先，我们写出方程，假设在一次模态试验中，对x-方向的模态我有一个参考点，接下来在第二次模态试验中，对y-方向的模态有一个参考点。（最终，我们将写出倾斜参考点的方程，来说明在一次模态试验中，如何选择一个适合于所有模态的参考点。）
现在要讨论的最重要的事情是驱动点测量结果的重要性以及它如何跟描述留数和模态振型的方程联系在一起。我们回忆一下频响函数的方程
我们要记住，对于一个特定的测量自由度，留数跟模态振型（以及q比例因子）直接相关，如下
或者，对于全部测量结果，按矩阵的形式，如下
所以，如果我们选取一个特殊的参考点，例如7x，并在24个测点位置按照x和y方向进行测量，那么对特定一阶模态，这组数据可以写为
那么我们会发现，利用
在7x的驱动点测量结果将是把留数进行归一以得到归一化模态振型所需的测量结果。
但是，我们必须记住，根据x方向（7x）上的参考点，只有1、3阶模态可以容易地测量出来，因为这些模态在x方向上，而2、4阶模态是y-方向上的模态，如果参考点在x-方向上的话，则不容易测出来。
为了测量2、4阶模态，需要y-方向上的参考点。当然，需要第2次试验完成这点。举个例子，如果选择一个位于20Y的参考点，那么可以写出相对于这个参考点的方程，并且如上所述，将用20Y的驱动点得到归一化模态振型，为
但是这需要用两个不同的参考点进行两次模态试验。另一种方法是在结构上选择一个额外的点，按照某种倾斜的角度，例如在一个任意点99s的位置，在这里进行力和加速度的驱动点结果测量。为了示意，加到结构的输入如图2所示。这个参考点可以是结构上的任何一个点，按照任何倾斜的角度，只要那个位置适合于激起感兴趣的全部模态。
图2 – 利用倾斜输入激励进行模态试验
对于这组测量结果，相对于点99s位置的参考点的方程组和驱动点测量结果将是
那么，一旦利用驱动点测量结果将模态振型进行归一之后，则真的没有必要在模态振型的描述中包含这个参考点。这恰是得到归一化模态振型的一种非常方便的办法，甚至无需在模态振型的实际几何形状描述中包含这个倾斜的驱动点测量结果。但是当然，关键是记住，为了让这点有效，倾斜的参考点位置必须是一个好位置，其中，根据那个参考点位置可以观察的到所有模态。
我希望这个解释有助于你理解，对参考点你可以选取任意的角度 – 只要它不是模态的节点。并且你可以利用这个倾斜的参考点位置作为驱动点进行系统的模态归一。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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