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模态空间系列(四十二)趣味解读模态世界--对测试进行了很好的设置,还有理由观察每个频响的时域和频域结

发布时间:2022-05-31 11:01:31 浏览量:1622 作者:Peter Avitabile

摘要

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。


正文


模态空间系列(四十二)趣味解读模态世界--对测试进行了很好的设置,还有理由观察每个频响的时域和频域结果吗?


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。




一旦我对测试进行了很好的设置,还是否有理由观察每个频响的时域和频域结果?

我们讨论一下这个问题。

这个问题引出了一个非常重要的话题。一旦建立试验并且加以小心地保证测量结果良好,你还是总该监视在系统上所测的全部测量结果。这是必须的!

我见过有人仅对一个测点非常小心地测量冲击力和响应,测量输入谱,频响和相干,接下来在剩余试验部分对所有测点就不加监视。普遍的看法是,一旦测得驱动点测量结果,核查了力谱并且相干可以接受,那么应该继续试验,没什么大困难了。问题是,仅仅因为一个点看上去非常好,并不一定意味着所有的点都将测的一样好。我见过很多试验,其中在结构不同部分测得的结果具有很不一样的测量特性,超出预料。

所以我们从一个非常典型的测量情形开始,来验明试验过程中如果不关注每个测量结果,可能会发生什么错误。利用实验室内的一个支架来采集一些测量结果。显然,应该检查某些测点的时域和频域数据。通常,也许采集驱动点测量结果作为起始点。对所考虑的结构,利用冲击激励,时域输入力和时域响应如图1所示。在采样时段的尾部响应看上去几乎衰减至零,也许应该用一个小的指数阻尼窗来减少可能发生的轻微程度的泄漏。


图1 – 强迫激励和加速度计响应


接下来检查输入力谱以保证在感兴趣的频率范围内足够的力施加到系统上;通常这个输入谱应该相当平坦,在希望的频率范围内有大约10到15,也许30dB的滚降。(注意我说“希望的”频率范围,它可能不是测量的整个频谱。)检查相干来确保测得的输入力和输出响应之间具有相当不错的因果关系,来保证测得了一个良好的测量结果。另外,当然了,检查测量结果中指示系统模态的频响的各个峰。这如图2所示,这个测量结果看起来非常好。除了频响的幅频之外,同时检查频响的复数部分也是个好主意。


图2 – 频响,输入力谱,相干


应该检查频响的实部和虚部来保证测量结果看起来跟预料的一样。图3显示了这样一个很好的图形。


                                        图3 – 频响的实部/虚部 – 驱动点测量结果     图4 – 频响的实部/虚部 – 跨点测量结果


但是,提出一个警告。很多时候人们在测量开始的时候只看驱动点测量结果。尽管这是系统的一个非常关键的测量结果,特别是考虑模态振型归一,它并非所有时候都是观察的最好测量结果。例如,频响虚部的各个峰总是有相同的相位关系。但是如果两阶模态相互之间非常密集,那么有时候非常难以确定数据中到底有多少阶模态。很多时候,最好检查某个跨点测量结果,如图4所示。注意频响虚部所有的峰并不具有相同的相位关系。在确定密集模态的各个峰上这非常有用,并且在初期试验设置时都应该测量。那么一旦这个做了之后,还真的有必要连续地监视所有测量位置的时域和频域数据吗?图5所示的测量结果有助于说明为何有必要持续监视。


图5 – 频响,输入力谱,相干


如果仅仅测量频响和相干,那么会丢失掉一部分事实。只有频响和相干,可以看出测量结果是糟糕的,或许归咎于非线性,噪声,复杂阻尼以及其他一些众可以影响数据的所周知的问题。但是这个测量结果的真凶不是上述中的任何一个。输入谱,对所有其他测量结果相当平坦,跟前面的测量结果比具有非常不一样的力谱。对于这个特定的结构,敲击在某些位置,结构的局部动柔度具有极大的变化,并且保持非常一致的输入谱是非常困难的。它就是这个结构的一个“巧合”,但在任何结构上都会发生。所以如果在试验过程中你不打算检查每个测量结果,请保证存储每个测点的测量结果 – 并且确保包含测量结果的所有部分,不仅仅是频响和相干。因为从这个例子你可以看出来,输入谱具有非常重要的信息,它对解释图5中的测量结果非常关键。

我希望我已经阐明了进行试验的不同方面和需要处理的可能问题。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。


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