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（五十）趣味解读模态空间--试验设置和刚体模态对于感兴趣的高阶模态有什么影响吗？
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试验设置和刚体模态对于感兴趣的高阶模态有什么影响吗？
我们讨论一下这个问题，举一个例子来说明
这个问题很多时候被提到。在这种特殊情况下，这个问题是相对飞机地面振动试验提出来的。人们关心的事情在于，如果采用不同的支撑方式，这会影响系统所测的弹性体模态吗？如何影响？
现在，这里有一些非常重要的问题要回答。在一篇文章中不可能回答所有的问题，但至少介绍一些概念，可以提供一些能更好地理解这个问题的可行方法。
为达此目的，我想要展示一些近期在试验室内采集的，进行锤击测试的复合材料平板试样的数据。试验的主要目的是要确定一种使用新材料配方的复合材料的阻尼，将这些结果跟常用的商品化复合树脂进行对比。
首先要做的事情之一是，将第1个原型平板进行一些不同的设想试验布置方式，来确定试验布置是否对得到的结果有明显的影响。因为平板是非常轻质的结构，研究了很多不同的设置方式。这里只展示四种不同的方式来说明可能会产生的某些差异。复合材料板支撑在一个非常软件的弹性系统上，利用多参考点锤击技术进行锤击测试，用了3个参考加速度计。在四种不同的支撑方式下进行锤击试验，如图1所示，同时显示了其中一次试验设置的照片。其中一次设置方式所测的典型频响函数如图2所示（仅供参考）。
图1 – 复合材料平板试样四种不同试验支撑方式的示意图
图2 – 在复合材料板上测得的典型频响
利用实模态提取方法进行了数据缩减，前四阶模态的结果如下表所示。结果看上去都相当一致，除了结构的第1阶模态。在不同的设置方式中有一个明确的差别。在频率结果上，大多数模态的频率误差小于1%，除了第1阶模态，它显示出达到了5%的误差。（现在，关于纤维排列方向和其他因素，我们可以争论，但重要的是有差别。）
值得注意的是，刚体模态大大低于系统第1阶弹性体模态。（从所示的测量结果上很难看出来，但是刚体模态接近于1Hz。）这意味着刚体模态和系统第1阶弹性体之间的比值远超过10:1。但是注意到第1阶弹性体模态确实受到支撑方式的影响。
大家总是说，只要有大约10:1的频率比，刚体模态和系统弹性体模态之间就没有影响。但这真的依赖于你接受什么样的“足够近似”。在这种情况下，如果你愿意接受5%的频率误差，那么有可能我们能够同意，刚体模态和弹性体模态之间在40:1比值的条件下，刚体模态对这个系统的弹性体模态“基本上”没有影响。但这一点你需要核实，并且你需要让人们同意这是可以接受的。它确实依赖于你需要你的数据要何等的准确。这将总是因情况不同、行业不同以及试验条件的不同而变化的。
在这些复合材料板的情况下，进行了很多模态试验，对所有的结果进行了仔细的比较。并且不仅仅比较了频率。也对模态振型进行了比较，以确定从采集的数据中可能观察到的误差。你不但需要检查频率还要检查振型。
必须询查采集的数据以确定由于不同的试验条件而导致频率和模态振型将如何变化。模态振型可能是感兴趣的参数，或许在模态振型上有非常小的差异。或者有可能，对于在评估阶段的设计，频率是敏感参数。这确实依赖于当前的应用。
那么你该怎么办？嗯…如果有分析模型，那么研究不同的边界条件对于频率和模态振型二者的影响是件很容易的事情。利用商业化的向量相关分析工具可以容易地评估每种条件，来确定对上报的频率和模态振型的影响。这可以在进行实际试验之前做来确定，如果真有的话，可能观察到什么影响。用这种方法可以对模态特性上的预期变化进行一定的评估。进行分析来确定特性上的这些变化可能怎样影响zui终的系统响应。如果影响严重，那么需要仔细地评估试验支撑条件的影响。但是如果系统响应的结果差别不明显，那么试验支撑条件的影响可以认为不关键。但是需要有人做这种评估。使用的经验规则肯定是 – 必须深入地评估它们，而不应该盲目地遵从它们。并且记住，试验支撑的刚度上的改变对所有的频率必然有影响。如果你增加了刚度，频率必然往上转移 – 问题是频率迁移了多大？它重要吗？或者可以测出它吗？
我希望这个小小的讨论已经解释清了试验设置对于频率和模态振型的影响。你需要仔细地评估这种影响。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。
综述上文介绍WaveHitMAX - 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。
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