模态空间—什么是多参考点锤击技术(MRIT)？

2018-04-02 08:34:11· 来源：德国M十P国际公司北京代表处

人们经常在做锤击试验中谈论到参考点锤击技术（MRIT），那什么是MRIT呢?我们来讨论下这种试验技术。

人们经常在做锤击试验中谈论到参考点锤击技术（MRIT），那什么是MRIT呢?
我们来讨论下这种试验技术。

作者：Peter Avitabile
翻译：德国M+P国际公司北京代表处

MRIT，即多参考点锤击技术，这些年来一直很受欢迎，它是随着多通道FFT分析仪价格的降低以及在试验模态测试中的常用性而流行起来的。我们先来了解单输入单输出系统的几个简单概念，然后再深入研究FRF矩阵信息，这对于解释我们为什么会对多参考点数据测试技术MRIT感兴趣具有一定帮助。

以前大多数人最多只使用两通道FFT分析仪（如你所知，就像以前我们不得不步行甚至爬山去上学，在雨雪中手脚并用地前行，没有雨靴和雨衣），我们每次只能在一个输入/出位置采集频响函数，然后才能进行下一次测量，如今仅根据锤击测试或者激振器测试，就可以来确定参考点位置。

在激振器测试中，用激励位置作为参考点，而加速度计在结构上“逐点移动”到不同的位置（显然，移动加速度计比移动激振器更容易）采集到的所有测量结果构成了FRF矩阵的一列，测量得到的FRF矩阵具体是哪一列都是由结构上参考的激励位置所决定的。

但是在锤击试验中，更为常见的是力锤 “逐点移动”而加速度计保持位置不变。这样的情况下，加速度计测量位置作为参考点，构成FRF矩阵的一行；同样的，测量得到的FRF矩阵具体是哪一行由结构上加速度计的测量位置所决定（偶尔情况下,力锤锤击点可能保持不动，而加速度计在结构上则“逐点移动”）。

不管怎样，固定不动的测量结果被称为“参考点”，因为它对每个采集的输入/出是一样的。图1中蓝色表示激振器试验中（或者固定力锤试验）得到FRF矩阵的一列，红色表示锤击试验中（其中力锤在结构上逐点锤击）得到FRF矩阵的一行。

图1 FRF矩阵典型的一行/列

我们了解到以前每次只测量一个FRF，这样的模态试验还是相当简单的，试验中最重要的一点是正确地选择参考点位置。这点之前已经讨论过多次了，即参考点的位置必须保证能够对所有感兴趣模态的振型进行测量。对一个特定的参考点位置，模态振型跟留数的关系如下：

该公式与留数矩阵的一列相对应（因为留数矩阵的对称性，因此也可认为是留数矩阵的一行），如果参考点位置靠近一阶或多阶模态的节点，那么测得的FRF就不能有效地提取出模态参数，因而参考点的选择显得非常关键。但如果采集了FRF矩阵的多个行或者列，那么就有多余的模态参数提取信息可用，正如之前讨论的一样，整个留数矩阵定义为

多参考点方法可得到FRF矩阵的多行或多列，多参考点模态参数估计算法正是利用多个参考点的多余信息得到较优的模态参数，多次提及“多余”就是为了强调这个地方。有时唯一的参考点对所有的模态可能不是最优的，这是我们为什么经常采用多参考点的真正原因，如果某一参考点没有位于最优位置，其他参考点可能提供更好的信息。

现在我们明白用多个参考点来估计模态参数是很有帮助的，随着多通道FFT分析仪的普遍化，同时从多个参考点位置采集信息就变得相对简单。

于是就诞生了多参考点锤击技术，通常，我们在结构的不同位置上布置多个加速度计作为参考点，由此实现多参考点锤击法模态试验，对于识别结构大多数模态，这些参考点要求是相对合理的参考位置。以四通道的FFT分析仪为例，一个通道用于力锤，剩下的三个通道供参考加速度计使用；与普遍做法相反，不用要求在结构的一点上有一个三轴向加速度计,在三个不同位置利用三个单轴向加速度的效果可能会更好（而且它们不必一定要位于x轴、y轴和z轴方向）。

这样做我们每次得到一组平均结果，产生三个不同的FRF，构成FRF矩阵中不同三行的三个不同元素。随着力锤的移动，剩余的FRF也得以采集，当所有的锤击位置完成以后，我们就得到了如图2所示FRF矩阵中不同的三行。这种数据采集过程就被称为多参考点锤击试验。