54.模态空间06.12-什么是多参考点锤击技术MRIT?对锤击试验我听到有人谈论它。

MODAL SPACE – IN OUR OWN LITTLE WORLD

模态空间 – 在我们自己的小世界中     Pete Avitabile() KSI科尚仪器 董书伟(译)

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什么是多参考点锤击技术MRIT?对锤击试验我听到有人谈论它。

我们讨论一下这种试验技术。

2014年05月08日 发布 ver1.0

MRIT,或称为多参考点锤击技术,许多年来一直受欢迎。当多通道FFT分析仪变得更便宜以及在日常的试验模态分析测试中更常用时,它流行起来。我们首先从关于单输入单输出系统的几个简单概念入手,然后继续讨论一下对矩阵中信息的深入理解。这会引导我们去理解为什么我们可能会对作为一种建立多参考点数据测试技术的MRIT感兴趣。

在早先时候,大多数人充其量只有两通道FFT分析仪。(你懂得…我们不得不步行上山去上学,手脚并用,冒着雨雪,没有靴子和雨衣!)。我们每次为一个输入输出位置采集FRFs。接着进行另一次测量。现在,确定参考点位置将取决于它是锤击测试还是激振器测试。

在激振器测试中,力的测量位置是参考点,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来得更容易。)一旦采集了所有的测量结果,就得到了FRF矩阵的一列。测得的这个特别的列是由结构上力测量结果的位置决定的。

但是对于锤击试验,或许力锤可以“逐点移动”而加速度计保持在相同的位置。在这种情况下,加速度计是参考点,可以得到FRF矩阵的一行。同样地,这个特别的行是由结构上加速度计的位置决定的。(但是也有这种可能,力锤可以保持不动,而加速度计可以在结构上“逐点移动”)。

不管怎样,固定不动的测量结果称为“参考点”,因为对每一个采集的输入输出测量结果,它都一样。图1用蓝色显示出了对于激振器试验(或者固定不动力锤试验)的FRF矩阵的一个典型列,而用红色显示出了对于锤击试验(其中力锤在结构上逐点锤击)的FRF矩阵的一个典型行。

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好了 – 现在我们了解了过去。因为每次只测量一个FRF,所以进行模态试验还是相当简单的。但是试验最重要的方面是正确选择参考点位置。这在之前已经讨论过多次了,但是显然,从那个参考点位置上,必须能够测量所有感兴趣模态的振型。对一个特定的参考点位置,模态振型跟留数的相互关系如下

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这与留数矩阵的一列相对应。(记住,留数矩阵式对称的,因此,对于留数矩阵的行,也可以写成这样。)如果参考点位置接近于一阶或多阶模态的节点,那么测得的FRFs将不会提供最好的信息来提取模态参数。因而,这个参考点的选择非常关键。可是,如果采集了FRF矩阵的多个行或者列,那么会有冗余信息。如同之前多次讨论的那样,整个留数矩阵定义为

54-Dec2006-Eq2

那么采集FRF矩阵的多个行或列是非常需要的。多参考点模态参数估计算法利用这种冗余信息从冗余的多个参考点中得到最好的模态参数。现在我说过“冗余”好几遍了,是为了强调这个重要的事实。但是有时,对所有的模态,这些额外的参考点可能不是最优的,如果它是唯一的参考点的话。这是为什么经常采用多参考点的真正原因。以防万一某一个参考点没有位于最优位置,还有其他的参考点含有更好的信息。

现在我们明白了,有多个参考点来估计模态参数是很有益的。所以随着多通道FFT分析仪变得很普遍,能够同时从多个位置采集多个参考点就变得很有可能了。

于是就诞生了多参考点锤击技术。通常,这可以通过在结构的不同位置上布置多个加速度计来完成,对结构的大多数模态希望这些位置上较好的参考点。好吧,举个例子,如果用了一个四通道的FFT分析仪,则一个通道可以用于力锤,剩下的三个通道用于参考加速度计。与普通的看法相反,这不一定要在结构的一个点上有一个三轴向加速度计  – 最好用三个单独的单轴向加速度,位于三个不同位置(并且它们不一定要一个位于x,一个位于y,而一个位于z轴方向!)。

用这种策略,则每次采集一组平均结果,就会有三个不同的FRFs位于FRF矩阵的三个不同的行。随着力锤从一个点移动到另一个点,将会采集另外的三个FRFs,当所有的锤击位置完成以后,则会采集FRF矩阵的三个单独的行,如图2所示。这种数据采集过程称为多参考点锤击试验。

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当用很多通道的系统来同时测量所有的加速度计响应时,出现了这种MRIT的一个变种。如果只锤击一个位置,那么测得了FRF矩阵的一个完整的行,跟图1中的激振器试验类似。当然,如果我们继续下去,锤击几个不同的位置,那么将得到FRF矩阵的多列,如图3所示。

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在这两种描述的情形中,根据MRIT方法得到了多参考点数据。这是采集多参考点数据的一种非常好的办法。如果有多通道的FFT分析仪,我无法想象为什么不进行MRIT试验。它不要花什么额外的时间,由此得到的多参考点数据是非常有用的。

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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