模态测试

模态分析作为一种重要手段，通过频率、阻尼和振型这些固有特性，也就是结构的动态属性，来刻画振动结构的特征。在试验模态测试中，标准配置涵盖了多种关键要素：传感器技术，包括力传感器、加速度计、相机，以及非接触式激光测振仪；数据采集设备；还有用于监测和分析测量数据的数据采集系统（DAQ） 。

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在本应用笔记中，您将学习如何利用先进的激光多普勒振动测量技术和合适的激励方法，快速、精确且非接触式地确定组件的固有频率和振动模式。文中还讨论了自动模态锤或振动台，以实现对动态特性的可靠分析。

在开展实验模态测试时，首要步骤是针对结构在不同频率下的振动响应展开测量。所采用的激励源必须具备宽广的频谱特性，从而确保能够激发结构的所有相关固有频率。通常情况下，激励频谱同样需要被采集，目的是精确记录传递函数（FRF）中响应与输入力之间的关系。整个测试装置的设置务必精确、严谨，以此杜绝来自环境因素或者激励过程本身的任何干扰。一种常见且典型的装置搭建方式为：使用柔软的橡胶绳将结构悬挂起来，或者将结构放置在软质泡沫之上，借此实现结构与外界环境的有效解耦，随后运用模态力锤等工具对结构施加激励。

为进行振动测试和试验模态测试，被测结构需要发生振动。一些被测结构能自身产生振动(如电机或风扇等)，另一些被测结构则需要外部激励。对于前一种类型，可以在一定程度上使用工作模态分析，而第二种则是试验模态测试典型应用。在试验模态分析中，有不同的激励方法，其中典型的激励方式包括激振器激励、扬声器或手动力锤或自动模态力锤的宽频激励。

工作变形作为试验模态测试的结果，可看作是特定的模态试验激励的结果。为了将这些测试结果与基于有限元模型的数值模态分析的计算结果进行比较，需要进行第二步操作，即曲线拟合。在纯测试结果中，模态仍可能发生耦合。机械系统的动力学特性可以描述为特征模态的叠加，一个模态被认为是一个单自由度(SDOF)。在曲线拟合中，有多种方法提取SDOF结果，典型的是基于奇异值分解(SVD)。

试验模态分析软件包(如PolyWave)可进行曲线拟合，并将EMA测试结果与FEA结果在MAC分析中进行比较。再将研究结果，如阻尼值、特征频率和特征向量，反馈到模型中更新有限元模型参数。