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（六十一）趣味解读模态世界-所有模态软件系统都需要一个参考自由度，为什么FFT分析仪不一样？
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所有模态软件系统都需要一个参考自由度，为什么FFT分析仪不一样？
这是另一个令人困惑的地方。
好了 – 那么这是另一个让人困惑、经常会犯错误的地方。当试图进行模态测量、得到结果时，它使人犯愁。通常与模态分析软件系统分开，利用单独的FFT分析仪进行数据采集时，经常遇到这个问题。但在任何模态分析系统中也会出现这个问题。
在探究具体问题之前，让我们仅回顾一些基本内容以尽量正确地看待这个问题。问题实际上起源于以下事实，即FFT分析仪不仅仅用于模态测试，并且利用模态分析软件系统生成模态振型。FFT分析仪是一种通用仪器，用来生成任何东西的频响函数。测量结果可以是通用的信号，如电路分析，声学测量结果，传递比测量结果，等等。
分析仪的概念是在两个或更多通道上进行测量。通常人们试图要得到的是输出跟输入的测量结果比值。也就是说，感兴趣的通常是两信号的比值。
现在假设正在进行一个测量，其中，相对于施加到电路上的电压，需要得到一个电路（滤波器）的输出电压，如图1所示。（注意这些测量结果是一般意义的，不见得是模态测试经常要得到的典型的力和加速度。）所以我可以将输入电压接入FFT分析仪的1通道，将电路的输出电压接入FFT分析仪的2通道。或者我可以交换这两个通道，因为这确实无关紧要。
但是重要的是，想得到的频响函数是电路的输出电压“相对于”施加的输入电压。所以就FFT分析仪而言，输出电压的频谱是相对于一个“参考信号”，输入电压，测得的。
图1 – 典型的输入/输出测量布置
对FFT分析仪，参考通道将取决于用哪个通道测量输入参考电压 – 无论它是1通道，2通道，或者是其他什么通道。所以测得的频响可能看起来像如图2所示的样子，这里滤波器的输出电压是相对输入信号测量的。
图2 – 典型的输入/输出频响测量结果
所以FFT分析仪的参考跟输出比输入的测量结果有关。现在实验模态测试的参考点是什么意思？通常参考点是测量结果中不变的项。模态测试的典型测量结果取决于进行锤击测试还是激振器测试。每种情况得到的频响矩阵的各项如图3所示。
图3 – 激振器和锤击激励的FRF矩阵
对于激振器试验，激振力施加在相同的位置，测量所有想得到的测点响应。这与FFT参考的术语一致。
但是对逐点移动锤击测试，力锤从一个点移动到另一个点，但是加速度计保持在固定的位置 – 所以称加速度计为模态试验的“参考”，但是测得的频响建立了输出加速度相对于输入力的关系。所以就是这儿出了问题。“参考”这个词对不同的应用意味着不同的事情。
所以，取决于用什么FFT分析仪，为了不让模态软件“搞混淆”这个“参考”标识符，可能需要使用一种方法或者建议的命名规则。
现在，当然每个人都认识到频响矩阵中的测量结果是互易的，当数据从一个FFT分析仪传递到你的特定模态分析软件包时，这个参考标识符只是一种管理方法，需要解决。但是在模态软件包中，为了能够使用从FFT分析仪得到的测量结果，它是一种必需解决的令人沮丧的管理方法。
一旦确定了正确的方法，那么记录它就轻而易举了，这样每个人都认识到需要做什么。我知道很多年来，对那天我正在使用的特定的FFT分析仪，我搞出很多不同的方案来提醒我自己，我需要遵循什么方法。典型（老）方案如图4所示，其中用一种文件命名规则来搞清楚哪个测量结果是哪个。
图4 – 文件名称规则示意图
现在取决于你正在使用的软件包，为了正确地确定测量结果的“模态参考点”，有很多种数据可能需要处理的方法。现在这点可以通过“切换”或“开关”命令来得到正确的“模态参考点”的办法来解决。
或者它可能要求将这些测量结果写成一种通用文件格式(UFF)，对结果进行特定的编排 – 或者要求按照某种方式将测量结果导入到软件中去，这些办法可能解决这个问题。这或许可以通过识别测量结果是来自于“逐点移动的”力锤或者来自于“固定的”力锤参考位置的部分解决。
但是你需要如何解决这个问题将依赖于所用的特定FFT分析仪以及模态软件系统。但是我可以向你保证，每个模态软件供应商都面临相同的问题，为了解决这个常见的问题，会有专门的处理方法。我猜这个问题的神奇之处在于，问题是什么再明显不过了，软件为了解决这个问题，应该有一个简单有效的办法，但所有不同的软件包都要求进行完成这个明显的步骤。
我希望这篇文章澄清了关于参考点的疑惑之处 – 不管它是在FFT分析仪上还是在模态软件包中。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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