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（一百零一）趣味解读模态空间– 建立自由-自由试验设置的好办法是什么？
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常见的方法是利用橡皮绳（或者类似的东西，取决于结构的重量）。我曾见过用橡皮绳支撑的导弹以及大型的风机叶片。我也曾见过气囊系统用于很多不同的情况。嗯，我能够列举我们能实现的所有不同方法。但重要的是你必须确保边界条件不干扰被测系统。边界条件应该对系统的弹性体模态少有影响。当情况如此时，我们可以讲，试验设置对测试结构中感兴趣模态具有很小的影响。
但我们实际上需要检查这一点，以确保试验设置对系统的弹性体模态没有影响。我们需要用一组支撑位置将结构建立起来，接下来用一组不同的支撑位置或者改变支撑位置的支撑刚度（例如，有可能用两倍数量的橡皮绳或者改变气囊支撑系统的压力）重新对结构进行试验。如果系统的弹性体模态改变不明显，那么支撑条件可能影响很小。但是边界条件仍有可能带来某些影响，需要仔细检查。
那么作为一个例子，我近期有2个被测的结构，使用了某种非常有别于传统的边界条件。第1个是一个很小的、质量很轻的结构，具有一些非常密集的框架弯曲和扭转模态，而第二个结构是一个更重的固定板，用于某种冲击响应谱试验工作。
第1个结构支撑的灵感实际上来自于跟一个亲密同事之间的电话交谈，其中他在课堂上提到，对隔振系统你几乎可以使用任何东西。一个学生问可以采用的手段是什么，作为有趣的评论，他立刻说“如果你想用棉花糖，我也不在乎”。嗯，听到这个，我决定用不同尺寸的棉花糖测试我们的一个标准实验室结构；在实验室内，用非常小的棉花糖以及大的棉花糖对框架结构进行模态试验。这个特别结构被设计具有在频率上非常非常临近的第1阶弯曲和第1阶扭振模态，频率几乎到了一样的程度。
第1次试验（试验#1）是用四个大的棉花糖建立的，四个棉花糖位于框架支腿的四个中截面，对应于扭振模态的节点。第2次试验（试验#2）用10个小型棉花糖建立，它们分布在框架上。做了这两个试验，首先注意到的是，弯曲和扭转模态交换了，取决于用这前两个试验中的哪一个。所以又建立了第3次试验（试验#3），其中大的棉花糖位于框架的各角上。
刚体模态确实受到了棉花糖布置的影响。但是特别需要注意的是，在每种不同的布置中，刚体模态也显示出少许的频率差别。因此边界条件确实对系统的弹性体模态有点儿影响。但更为重要的是，在试验#1和试验#2中，弯曲和扭转模态的顺序出现不同。所以非常重要的是认识到支撑条件对模态频率以及模态的组成具有非常大的影响。注意到，试验#2和试验#3这两次试验却有一样的模态顺序。所以我们不但需要对频率的迁移当心，而且需要关心因试验设置导致的模态组成。图1显示了三种不同试验设置的前2阶模态结果，结构在棉花糖支撑下的照片，以及每个布置的典型驱动点测量结果。
图1：棉花糖支撑上的框架结果
现在，第2个结构是实验室内已有的一个冲击响应谱平板。结构安装在一个空气活塞悬浮系统之上。但是在有空气活塞系统之前，需要做一个非常快速的模态试验以验证模型，并做些初步的冲击预测。在没有空气活塞支撑平板的情况下，设计了一个非常粗糙的悬浮支撑。现在在大学内，经费总是有限的，所以需要提供一个经济可行的支撑。一天经过长时间的思考，我想到了一个妙招儿。那个手动的旧马桶皮搋子对于冲击平板的支撑看起来具有非常好的可能性。
当我带了6个马桶搋子出现在收银机前时，五金店异常惊讶。我们250磅冲击平板用了两种布置方案 — 一种是3个马桶搋子位于空气活塞位置，另一种是6个马桶搋子。
并且这次试验的结果非常好。两种布置中的刚体模态都很好，弹性体模态也相似，如3个马桶搋子的图2（左侧）和6个马桶搋子的图3（右侧）所示。结果是那么的好，以至于近期来自欧洲同行的一次参观，提出在E-Bay上哪儿能够买一些这样的马桶搋子的问题（对此我回答是，就到你当地的五金店，买某品牌的新马桶搋子即可 — 实际上每把搋子仅售大约5美元，跟已经炮制的某些更为昂贵的布置相比，它们实在是物美价廉）。
图2：置于马桶搋子之上的固定冲击平板结果
所以，你可以看出，可以有许多不同的并且非常简单的机制来产生自由-自由试验布置。但是你需要意识到这个事实，边界条件可能引起频率的某些迁移，对后续分析的进一步使用数据来讲，这是重要的，并且边界条件可能对系统不同模态的组成有影响，就像框架结构在第1种试验布置中见到的那样。
我希望这有助于解释清楚你的问题。你可以看到从棉花糖到马桶搋子，很多不同的支撑条件可以用来完成被测系统的支撑 — 你只需要小心并检查你的测量结果。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。
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。
更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电
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上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。
您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。
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