模态空间—移动力锤法与移动传感器法有什么区别？

2018-03-31 10:01:11· 来源：德国M十P国际公司北京代表处

移动力锤法与移动传感器法有什么区别？这需要看情况了，让我来解释一下区别在哪里。

移动力锤法与移动传感器法有什么区别？

这需要看情况了，让我来解释一下区别在哪里。

作者：Peter Avitabile 翻译：倪昊、焦吉祥（德国m+p国际公司）

移动力锤法与移动传感器法从理论上来说是没有什么区别的。如果采集到的数据相同，那么这个结论是正确的。这个问题看似简单，实际上是有一定技巧的，下面让我来解释一下。

之前，我们用2通道分析仪做锤击法模态测试是非常简单的，通常将传感器固定，用力锤逐点敲击结构的各个测点即可。通常，我们敲击测点的x、y、z方向，测得其相对于参考点的FRF。但当我们使用多通道分析仪来做同一试验时，有一些细节的差异需要注意。以一个锤击试验为例，结构具有9个测点（如图所示）。假设使用一把力锤，一个三轴向加速度计，和一套4通道的FFT分析仪或采集系统。

一种试验方法是，将三轴向加速度计固定于一个已知位置，然后在9个测点位置，沿着某个方向逐次进行锤击。那么对于这个结构，我们可以得到27个频响函数。另外一种试验方法是，在某一个测点位置，沿某一个方向进行锤击，然后将三轴向加速度逐个移动遍历所有9个测点位置。我们再次得到27个频响函数。那么这两种情况下，我们都是在一个方向进行锤击，测得了27个频响函数。

但是这两种试验一样吗？第一眼或许你会认为这两种试验方案应该得到相同的结果。为了证实这是对是错，让我们来深入探讨一下整个测量过程，并列出每次测量得到的结果。

试验方案1

假设现在我们想要进行方案1中的模态试验，在这个试验中，三向加速度计固定在9号测点，测量x、y、z三点的输出响应。输入激励力仅施加在Z方向，并且顺次敲击所示的9个测点。

现在我们列出这次试验所测得的FRF，当我们敲击1号点的Z方向时，测量9x、9y、9z的响应。那么第一次测量得到的FRF编号为9x/1z、9y/1z、9z/1z。第二次敲击2号测点的z方向，测量9x、9y、9z的响应，得到的FRF编号为9x/2z、9y/2z、9z/2z。以此类推，我认为你一定已经找到诀窍了。但我们实际上测到了什么？让我们将所有的测量结果放到FRF矩阵中观察。

当我们仔细观察FRF矩阵时，会发现我们仅测量了该矩阵中的不同的三行。所以我们仅有该系统的三个局部特性描述，只能看到结构在Z方向的特性信息。这对于结构只有在Z方向上的振型的情形来说是可以的。但如果在敲击X方向时，结构在Z方向上的响应较大该如何呢？我们仅测量了Z方向激励造成的响应！

试验方案2

现在我们想要进行方案2中的模态试验，在这个试验中，仅用力锤激励9号点的Z方向，移动三向加速度计测量9点各点的x、y、z三方向响应。现在，根据这个试验方案，让我们列出将要采集的每个频响函数。沿z向锤击测点9时，在1x、1y和1z位置测量响应。对于第一次测量，测得的频响函数编号为1x/9z、1y/9z、和1z/9z。接下来，移动加速度计到测点2，并在2x、2y和2z位置测量响应。这组频响函数为2x/9z、2y/9z和2z/9z。那么，我们实际上测得了什么呢？让我们再次对频响函数矩阵中的所有这些测量结果进行整理，在FRF矩阵中看看得到了什么。

可以看出，这次试验测得了FRF矩阵中完整的一列元素。那么我们可以在一个更为完备的意义上去描述系统响应。我们已经测得可足够的频响函数，这样可以描述系统所有测点的响应。当然，前提是假设沿z向的测点9处的参考点位置不是某一阶模态的节点！

那应该怎么做？

所以尽管从表面上看，两次试验好像是相同的，但实际上它们是有差别的！那么我该如何改变这些试验方案，以便测得相同的数据？有如下两种方法。首先，方案1按如下方式进行改变。例如，不用三轴加速度计，相反我们用一个单轴向加速度计来采集9z位置的数据。但不同的是，需要沿x、y、和z向来施加锤击激励。这样，采集到的数据将是频响函数矩阵的一行，并以9z为参考点。假设互易性成立，则这个数据与方案2中采集的数据完全相同。

另外还有一种保证采集到相同数据的方法。在方案1中，需要用力锤来激励x、y和z向。于是移动的力锤就需要沿着所有三个方向进行锤击。在方案2中，锤击点固定于测点9不动，依次沿着三个方向对结构进行激励。那么这两次试验会生成频响矩阵的3个完整的行或列元素。

到这里你对此或许仍然有些困惑。第一次听到就能理解这个问题是有点不容易。弄清楚这个问题的最好方法是写出所有你预期要采集的频响函数测量结果，要保证至少可以采集到频响矩阵的完整的一行或一列元素。

我希望上述解释能帮助您理解这个问题。您需要仔细思考您要进行的试验，记住我一直强调的话：思考是必不可少的！如果您有其它关于模态分析的任何问题，欢迎垂询。

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