32.模态空间03.04 — 真的有必要舍弃双击吗?它们真有问题吗?

MODAL SPACE – IN OUR OWN LITTLE WORLD

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

Apr03-01

真的有必要舍弃双击吗?它们真有问题吗?

那我们讨论一下这个问题

2014年01月24日

我知道很多人会说双击完全不可以接受。对于模态测试采集锤击数据,它不是最优条件。但是在某些条件下,接受双击测量结果或许是说得过去的。我们讨论一下当双击发生时可能引起的这个问题,并讲一下怎样确定测量结果可以接受与否。

首先,我要说我希望不惜一切代价来避免双击的测量结果。它不是所期的情形但有时不可避免。真正要关心的应该是频响测量结果的恰当性,它才是真正的决定因素。就在不久前我接触到一次模态试验,其中有双击测量结果的问题。参与试验的工程师立场坚定,任何双击测量结果都不可接受。(事实上,在这个问题上,工程师对其立场还引经据典。)当问到为何双击不可接受时,试验工程师评论性地回应道,任何一个合格的试验工程师都知道双击测量结果不可接受!这是个好建议,但是工程师真的不理解在这种测量情况下什么才是限制因素;他只知道不能接受测量结果。当然如果测量结果不够好,诚如相干和糟糕的输入力谱所佐证的那样,那么双击测量结果或许真的不可接受。

不幸的是,因为双击有问题,工程师就选取一个避免双击的测量位置,但最终得到了整体异常糟糕的测量结果。测得的频响比双击得到的测量结果更为糟糕。为了阐明一些关键因素,我们来观察某些采集的测量结果,并解释面对这个易出问题的测量情况时的问题、缺陷和注意事项。

尽管没有展示被测的实际结构,但图1所示的示意图可以简单地描述这个系统。测试过程中,悬臂的类板结构非常容易响应,易于双击。考虑两个测点位置 — 悬臂的头部,这里很容易发生双击;板上靠近悬臂的根部,这里可以避免双击。(注意,在所有的频谱图上,用了100dB动态范围的dB对数刻度画出输入谱和频响函数;为了便于解释,相干按照0~1的范围画到频率测量结果的上面)。

Apr03-Fig01

工程师想要避免这个“双击位置”,标识了一个“建议点”,这里观察不到双击。“建议点”的测量结果(锤击时域波形,输入力谱,频响函数和相干)如图2所示。

首先观察到的是锤击和力谱看上去很好。力脉冲包含一个脉冲,得到的频谱在整个频率范围内相当平坦,在整个频率范围内不到10dB的滚降。

Apr03-Fig02-03

得到的频响函数和相干也呈现在同一张图上。总体讲,频响函数不是特别好,这由频谱上很多频率位置上的糟糕相干所佐证。注意到低频部分相干很差,好像有2个峰没有很好地激发起来,像是淹没在测量噪声里。

显然这里没有双击,但是我感觉测量结果很糟糕 — 并且大多数人会同意这不是一个很好的频响测量结果。事实上,工程师试图为这类糟糕测量结果进行辩护,声称这个结构很复杂,有很多螺栓,并且可能具有非线性行为。(我希望每次听到这类说辞我可以得到一美元!非线性、螺栓和阻尼 — 啊,我的上帝啊!)。

现在我们来考虑双击实际上是多次连击的测量结果。现在很明显这个测量结果在输入力激励上具有多次冲击。输入谱不平坦,在频谱范围内带有某种程度的变化。整个频谱上实际变化在20~25dB之间。当然,我同意我要避免此类特别的测量结果,但是实际上频响测量结果和相干却很好。

频响函数相当不错,测量结果中的峰非常明确,特别是在低频范围内(之前这些峰没有很好地测量出来,被噪声所污染)。在更高频率范围内也有两个额外的峰,在之前的测量结果中也没有观察到。实际上,如果我没有展现出关于双击的乱糟糟的所有东西,而只是展示频响函数和相干,那么大多数人会接受这个测量结果,而毫无疑问。(同样也可以讲,如果只展示频响函数和相干,之前的测量结果也不能认为是可以接受的)。

那么我们需要关心什么东西?如果输入谱在特定频率上有显著的降落,那么测量结果或许不恰当。但是在我们下任何结论之前,需要考察和评估输入力谱、频响函数和相干。我们不能下一个干巴巴的结论,不可以接受双击测量结果。

我同意为了安全我要不惜一切代价避免双击 — 但是我们必须意识到如果输入力谱、频响函数和相干通通可以接受的话,双击本身并非必然是个问题。

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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