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（六十三）趣味解读模态世界-锤击试验时某些测量结果中的相干好于其他结果的。我做错什么了吗？
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锤击试验时，某些测量结果中的相干好于其他测量结果的。我做错什么了吗？
确实有些问题要讨论。
好吧 – 这是测量结果质量的另一个方面，需要讨论。目前，锤击试验是得到结构系统描述的频响函数的最为普通和流行的方法。锤击试验是一种非常经济的频响测试方法。另外，锤击试验非常容易设置，对现场试验来说极其便携。由于进行测量的易用性，锤击试验在很多工业和应用中被广泛使用。
但是进行锤击试验时，有各种各样的问题需要认识。有些问题与双击、预触发延迟、与信号总体有效值水平相比为高峰值电压、非线性系统，等等有关。锤击试验时，这些常被称为“值得关注的问题”。为什么锤击试验结果可能具有的相干值有没有期望的那样令人满意？它们常常成了的辩解理由。但是它们可能不是唯一的原因 – 在本文中，我希望讨论一个非常重要的注意事项，锤击位置对得到的频响函数和相干的影响。
进行锤击试验时，输入锤击位置对得到的频响函数具有非常重要的影响。并且，在每组平均数据测得的相干函数上可以看出来这一点。首先，我们测得一组结果，在试验过程中，在锤击位置上加以小心，来展示一个非常好的高质量测量结果。接下来，在相同的结构上将测得一些“不甚完美”的锤击结果，来展示相干的劣化。
结构非常简单，期望有非常好的测量结果。进行典型的锤击测量，得到结构的驱动点频响函数。选择采样参数，以便在一次样本记录中，可以完全观察到输入力和响应加速度。这就不需要在测得的输入或输出信号上加任何窗函数。
测得的频响（下面的曲线）和相干（上面的曲线）如图1所示。注意，这个频响函数测量结果看上去非常好，本次测量结果的相干也很好。大多数频率范围的相干非常接近于1。在反共振区域相干有少许的降落，但对本次测量结果不是问题。（注意，可以预料反共振区域的相干的降落，因为结构在这些频率上没有响应，则系统响应跟测得的输入信号在关系上不太相干。）
现在，在这第一次测量结果中，极端小心地确保每次平均都是在同一个位置同一个方向上的锤击结果。锤击试验时，这是非常重要的注意事项。
为了说明不小心会怎样，进行测量，其中故意在一个非常靠近期望输入位置的区域内进行各次平均，但是实际的输入位置有少许变化。经过相同次数的平均，频响（下面的曲线）和相干（上面的曲线）如图2所示，对这次测量结果，每次锤击位置有一些变化。尽管频响函数看起来不错，但看得出来，在整个频率范围内相干有些明显的劣化。尽管相干在频响函数峰值的紧邻区域内可以接受，但总体相干是糟糕的。
在频响函数的反共振区域内，相干受到的影响最严重。这是因为尽管共振是系统的全局特性，但在性质上反共振区域却绝对不是全局的。反共振区域极其依赖特定的输入-输出测量位置。因为在锤击试验过程中没有小心地保证所有锤击敲在同一个位置，对于构成测量结果总体平均的每次输入输出结果，反共振区域都改变了。于是，从一个测量位置到下一个测量位置，结果中有不一致性，相干反映出了这一点。
进行另外一组平均，锤击位置保持不变，但每次平均过程中，允许改变锤击激励的角度。本次测量结果的频响（下面的曲线）和相干（上面的曲线）如图3所示。跟前面的例子类似，相干也变糟了。在反共振区域内，本次测量结果同样缺乏一致性。
对图2、图3所示的这两种情况，相干几乎都不如图1所示的测量结果那么好。这是由于锤击位置不一致造成的 – 每次测量，不管它是没有锤击在同一个位置还是没有保持一致的敲击角度。两种情况都清楚地表明了测量结果相干的劣化。对构成全体测量结果的每次平均都需要保持一个控制良好的、准确的锤击激励。
这里展示这些例子，是因为在锤击试验过程中这是非常普遍的问题。当要测量很多位置，试验持续很长时间的时候，情况更是如此。一般来讲，在整个试验过程中，随着时间的进行，很容易变疲劳，不容易保持一致的锤击。当锤击位置处于结构四周、顶部或者底部不方便的位置的时候，这种情况也是很常见的。在结构上到处爬动（并且经常处于一种不自然的姿势）时，对构成测量结果的所有平均，保持一致锤击是很不容易的。
所以，进行锤击试验时，值得提醒的是…对构成频响函数的每次平均，一定要确保敲击在同一个点，在同一个方向上，以保证对所有的测量结果得到一个总体令人满意的相干。
我希望这个讨论消除了锤击试验时担心相干可能变糟糕的问题。尽管有很多其他项会影响相干，但这是有影响的一项。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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