模态测试步骤
模态试验分析流程与详细方法
模态试验分析方法简介1 试验模态分析的基本步骤试验模态分析一般分为如下的四个步骤：第一步：建立测试系统所谓建立测试系统就是确定实验对象，选择激振方式，选择力传感器和响应传感器，并对整个测试系统进行校准。
第二步：测量被测系统的响应数据这是试验模态的关键一步，所测量得到的数据的准确性和可靠性直接影响到模态试验的结果。
在某一激振力的作用下被测系统一旦被激振起来，就可以通过测试仪器测量得到激振力或响应的时域信号，通过输血手段将其转化为频域信号，就可以得到系统频响函数的平均估计，在某些情况下不要求计算频响函数，只需要时间历程就可以了。
第三步：进行模态参数估计即利用测量得到的频响函数或时间历程来估计模态参数，包括：固有频率，模态振型，模态阻尼，模态刚度和模态质量等。
第四步：模态模型验证它是对第三步模态参数估计所得结果的正确性进行检验，它是对模态试验成果评定以及进一步对被测系统进行动力学分析的必要过程。
以上的每个步骤都是试验模态中必不可少的组成部分，其具体的介绍如下：2、建立测试系统建立测试系统是模态试验的前期准备过程，它主要包括：被测对象的理论分析和计算，测试方案的确定（包括激振方式的确定，传感器的选择，数据采集分析仪器的选择等），按照方案要求安装和调试，测试系统的校准等工作。
接下来对激振方式，传感器的选择和数据采集仪器的选择的具体介绍如下：2.1激振方式的确定：激振方式有很多种，主要分为天然振源激振和人工振源激振。
天然振源包括地震，地脉动，风振，海浪等；其中地脉动常被使用于大型结构的激励，其特点是频带很宽，包含了各种频率的成分，但是随机性很大，采样时间要求较长，人工振源包括起振机，激振器，地震模拟台，车辆振动，爆破，张拉释放，机械振动，人体晃动和打桩等。
其中爆破和张拉释放这两种方法应用较为广泛。
在工程实际中应当根据被测对象的特点，选取适当的激振方式。
2.2传感器的选择：传感器是测试系统的一次仪表，它的可靠性，精确度等参数指标直接影响到系统的质量。
(完整版)LMS模态测试使用说明
模态测试流程：
1.建模，每个节点对应三个方向；
2.连接激振器输入端和输出端；
3.
建模界面，注意运用局部坐标系。
点的建模
线的建模面的建模
通道设置，用Insert 按钮可将模型中的节点名拷贝靠通道名中，注意通道名的固定格式（用冒号）
?改窗口用于设置激励参数octave-倍频程burst ramp time-触发斜坡时间
?电压设为1V。
采用白噪声激励。
激励带宽会随着相对频率范围的变化而变化；burst ramp time 的意思是避免刚性冲击，但也斜坡时间也不能太长，以防采集已完成，而激励还
没有起效。
改窗口用于观察两个激励信号和某一采集通道的信号，图形区三根曲线，两高一低为正常状况，高的两根为激振器力传感器信号，低的一根为某一采集通道的信号，可注意检查各通道，确保信号正确。
如果一高两抵，说明其中一个激振器没起到激振作用，反而被另一激振器激励。
点击右边的Use Scope setings可以将在scope中的参数设定导过来。
Number of average 每一批测量激振的次数。
激振一次一般2、3秒，20此激振就用5、60秒。
改变测点测下一批数据。
Messure coherence-测量相干系数相干系数不能始终与1保持一定的距离，否则说明
有其它未知激励源。
此窗口是测试用窗口。
模态分析选择ALL，就会对所有run测量结果进行模态分析。
Modal validation-模态确认模态显示在该窗口
Stabilization-稳定性振型显示窗口。
试验模态分析流程
试验模态分析流程（中英文实用版）Title: Experimental Modal Analysis ProcessTitle: 试验模态分析流程Section 1: IntroductionSection 1: 引言In order to understand the dynamic behavior of structures, experimental modal analysis is conducted.This process involves the identification of the natural frequencies, mode shapes, and damping ratios of a structure.为了了解结构的动态行为，需要进行试验模态分析。
这个过程包括识别结构的固有频率、模态形状和阻尼比。
Section 2: PreparationSection 2: 准备Before starting the analysis, it is important to prepare the test structure and the equipment.This includes securing the structure, setting up data acquisition systems, and ensuring that all sensors are properly calibrated.在开始分析之前，准备好测试结构和设备非常重要。
这包括固定结构，设置数据采集系统，并确保所有传感器已正确校准。
Section 3: ExcitationSection 3: 激励The structure needs to be excited in order to obtain its dynamic response.This can be done using various methods such as hammer impact, piezoelectric actuators, or forced vibration.为了获得结构的动态响应，需要对结构进行激励。
锤击法模态测试流程
锤击法模态测试流程锤击法模态测试可是个挺有趣的事儿呢，我来给你好好讲讲这个流程哈。
一、准备工作。
咱们先得把要用的设备都找齐喽。
像力锤这可是关键的家伙事儿，就像厨师的锅铲一样重要。
它有不同的锤头，咱得根据测试对象的特点来挑。
然后还有加速度传感器，这就像是测试对象的小耳朵，能把那些振动的信息都收集起来。
再就是数据采集仪啦，它负责把传感器听到的那些信息都记录下来呢。
除了设备，测试对象也得准备好呀。
要把测试对象放在一个相对稳定的地方，不能让它在测试的时候晃来晃去的，不然测出来的数据可就乱套了。
比如说要是测个小零件，就得把它稳稳地固定在一个夹具上。
要是测个大家伙，像大型机械结构啥的，那也得保证它周围没有太多干扰的东西。
二、传感器的安装。
传感器安装可是个细致活。
咱们得找个合适的地方把加速度传感器贴上去或者固定好。
这个地方呢，最好是能比较准确地反映测试对象的振动情况。
比如说如果是个梁结构，那可能在梁的中间或者两端安装传感器就比较合适。
安装的时候要小心哦，不能把传感器弄坏了。
要是不小心把传感器搞坏了，就像战士上战场没带枪一样，整个测试就没法好好进行啦。
而且要保证传感器和测试对象接触良好，这样它才能准确地感受到振动呢。
三、力锤的敲击。
力锤敲击这一步很有讲究呢。
咱们拿力锤敲测试对象的时候，不能乱敲一气。
要选择合适的敲击点，一般来说呢，要均匀地在测试对象的不同位置敲。
敲的时候力度也得控制好，不能太轻，太轻了传感器可能都感觉不到振动的变化；也不能太重，太重了可能会对测试对象造成损伤，就像你打一个小宠物，下手太重可不行。
而且每次敲击的方向也要尽量保持一致，这样测出来的数据才更有可比性。
四、数据采集。
当我们用力锤敲的时候，数据采集仪就开始工作啦。
它会把传感器传过来的振动信号和力锤敲击的力信号都记录下来。
这个过程就像是一个小秘书在认真地做会议记录一样，不能出一点差错。
要保证采集到的数据是完整的，没有丢失或者错误的部分。
在采集数据的时候呢，可能还需要设置一些参数，像采样频率这些，要根据测试对象的特性和测试的要求来设置好，不然采集到的数据可能就不准确啦。
模态测试步骤
模态试验及分析的基本步骤1.动态数据的采集及响应函数分析首先应选取适当的激励方式。
激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。
激励方式不同，相应的模态参数识别方法也不同。
目前主要有单输入单输出、单输入多输出和多输入多输出三种方法。
然后进行数据采集。
对于单输入单输出方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。
在采集信号数据以后，还要在时域或频域对信号进行处理，例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。
2.建立结构数学模型根据己知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及参数识别的依据，目前一般假定系统为线性的。
由于采用的识别方法不同，数学建模可分为频域建模和时域建模。
根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。
3.参数识别按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法。
激励方式不同，相应的识别参数方法也不尽相同。
并非越复杂的方法识别的结果越可靠。
对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，用简单的识别方法也可能获得良好的模态参数;反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，识别的结果也不会理想。
4.振型动画参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振型。
但是由于结构复杂，由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振动直观的想象，所以必须采用振型动画的办法，将放大的振型叠加到原始的几何形状上。
车身部件的模态试验1.测点选择和传感器布置为提高模态参数的识别精度，必须合理布置激励点和响应点的位置，最大限度地减少模态丢失。
激励点的选择方法是选择几个不同的点分别激励，测得几个频响函数，比较这些频率响应函数，选择函数曲线清晰、光滑，在感兴趣的频率范围内相干函数均达到0. 9以上的点作为激励点。
桥梁结构运营模态测试与辨识技术规程
桥梁结构运营模态测试与辨识技术规程1. 概述在桥梁结构的运营管理中，模态测试与辨识技术规程是至关重要的一部分。
通过对桥梁结构进行模态测试，可以全面了解其振动特性、自然频率和振型等参数，从而为结构的安全运营提供重要依据。
本文将从深度和广度两个方面对桥梁结构运营模态测试与辨识技术规程进行全面评估，并探讨其实际应用和意义。
2. 模态测试的基本原理模态测试是通过对桥梁结构施加外部激励，观测结构的振动响应，进而得到结构的振动模态参数的一种测试方法。
在模态测试中，常用的测试手段包括激励-响应法、频响函数法和操作模态分析法等。
通过这些测试方法，可以准确获取桥梁结构的模态参数，包括自然频率、振型、模态阻尼比等，为后续的结构健康监测和安全评估提供基础数据。
3. 辨识技术规程的制定与执行辨识技术规程是对模态测试结果进行分析和辨识的一套标准化流程。
通过辨识技术规程，可以快速准确地对模态测试结果进行解读和分析，识别出结构的重要模态，并进一步评估结构的健康状况和风险情况。
在制定和执行辨识技术规程时，需要考虑不同结构类型和使用环境的特点，确保其科学性和适用性。
4. 桥梁结构运营中的模态测试与辨识技术应用在桥梁结构的日常运营管理中，模态测试与辨识技术具有重要的应用意义。
通过定期进行模态测试，可以全面了解桥梁结构的振动特性，及时发现结构的损伤和异常情况。
基于辨识技术规程的执行，可以对模态测试结果进行有效分析，及时识别结构的重要模态和潜在问题，为结构的维护和修复提供科学依据。
5. 个人观点和理解作为桥梁结构运营中的重要技术手段，模态测试与辨识技术规程对于保障桥梁结构的安全运营具有不可替代的作用。
在实际应用中，我认为需要注重测试数据的准确性和可靠性，并将模态测试与辨识技术与结构的长期健康监测相结合，持续跟踪和评估结构的运营状态，确保其安全稳定运行。
6. 总结通过本文对桥梁结构运营模态测试与辨识技术规程的全面评估，我们深入了解了其基本原理和实际应用。
复杂机械系统的模态测试与分析
复杂机械系统的模态测试与分析随着科技的不断进步，复杂机械系统在生产和工程领域中起着至关重要的作用。
为了确保这些机械系统的稳定性和性能优化，进行模态测试与分析变得越来越重要。
本文将探讨复杂机械系统的模态测试与分析方法及其在实际应用中的意义。
一、模态测试的意义模态测试是一种通过分析和测量机械系统的振动响应来确定其固有频率和模态形态的方法。
通过该测试，可以了解机械系统的振动特性、固有频率和模态分布情况，为优化系统设计、改进结构强度和减振措施提供依据。
二、模态测试的方法1. 激励信号的选择：模态测试的第一步是选择合适的激励信号。
常用的激励信号包括冲击激励、正弦激励和随机激励。
不同类型的激励信号适用于不同类型的机械系统和测试需求。
2. 传感器的布置：合理的传感器布置是进行模态测试的关键。
传感器应布置在机械系统的重要部位，以最大程度地捕捉振动信号。
常用的传感器包括加速度计、应变计和压力传感器等。
3. 数据采集与处理：在进行模态测试时，需要使用数据采集设备将传感器采集到的信号进行录制。
常见的数据采集设备有振动分析仪和数据采集系统。
采集到的数据可以通过频谱分析、相关函数分析和模态参数识别等方法进行处理。
三、模态分析的意义模态分析是在模态测试的基础上，对采集到的数据进行进一步分析和解读。
通过对模态参数的分析，可以获得机械系统的结构动力学特性，为系统设计和故障诊断提供帮助。
四、模态分析的方法1. 模态参数识别：模态参数是描述机械系统振动特性的重要指标，包括固有频率、阻尼比和模态形态等。
通过应用时域方法、频域方法和模态参数识别算法，可以准确地识别模态参数。
2. 模态分析的进阶方法：在识别模态参数的基础上，可以进一步应用多变量统计分析、模态耦合分析和模态密度函数等方法，深入研究机械系统的动力学特性。
五、模态测试与分析的应用1. 结构优化设计：通过模态测试与分析，可以评估机械系统的结构强度和振动特性，并对其进行优化设计，以改善系统的可靠性和性能。
技术文档-锤击法模态测试操作简要
锤击法模态测试操作简要第一部分 现场仪器注意事项 .................................................................................................... ‐ 1 ‐ 第二部分 信号采集参数设置 .................................................................................................... ‐ 1 ‐ 第三部分 传递函数分析 ............................................................................................................ ‐ 2 ‐ 第四部分 模态分析文件参数设置 ............................................................................................ ‐ 3 ‐ 第五部分 模态分析结构建模 .................................................................................................... ‐ 4 ‐ 第六部分 模态分析定阶 ............................................................................................................ ‐ 5 ‐ 第七部分 模态分析拟合过程 .................................................................................................... ‐ 5 ‐ 第八部分 模态分析校验及动画 ................................................................................................ ‐ 7 ‐ 第九部分 自动报告及辅助功能 ................................................................................................ ‐ 8 ‐第一部分 现场仪器注意事项模态测试过程中，通过力锤敲击被测物体，侦查各通道仪器信号连接是否正常。
模态测试试验课件
目录
• 模态测试试验概述 • 试验准备 • 试验实施 • 试验结果分析 • 试验报告撰写 • 常见问题与解决方案 • 案例分析与应用
01
模态测试试验概述
Chapter
定义与目的
01
模态测试试验是一种通过振动测试方法，确定结构模态参数的技术手段。它主要 用于研究结构的动态特性，评估其整体和局部性能，预测结构在外部激励下的响 应，为结构设计和优化提供依据。
根据测试对象的特点，选择合适的激励信号，包括频率范围、幅度、相位等，以确保测试结果的准确 性。
数据采集的稳定性问题
数据采集系统不稳定
数据采集系统的噪声、干扰和失真等问 题会影响测试结果的稳定性。
VS
解决方案
采用高性能的数据采集系统，并采取有效 的去噪和滤波措施，以减小干扰和失真对 测试结果的影响。
据。
案例三：汽车底盘模态测试
总结词
汽车底盘模态测试是汽车研发过程中的一项重要测试， 用于评估底盘结构的动态特性和稳定性。
详细描述
在汽车底盘模态测试中，通过在底盘上布置振动传感器 和加速度计，可以测量底盘在不同振源激励下的振动响 应。这些测量数据经过处理和分析，可以识别出底盘的 模态参数，包括固有频率、阻尼比和模态形状。通过这 些参数，可以评估底盘结构的强度、刚度和稳定性，为 优化设计提供依据，确保汽车行驶的平顺性和安全性。
模态质量
模态质量是指模态振型的峰值，反映了结构在某一模态下的质量分布情况。模态质量的大小对于结构的动力学特 性和振动控制具有重要影响。
模态刚度
模态刚度是指模态振型对应的刚度矩阵的特征值，反映了结构在某一模态下的刚度分布情况。模态刚度的大小对 于结构的响应和稳定性具有重要影响。
机械系统的模态测试与参数辨识方法
机械系统的模态测试与参数辨识方法机械系统的模态测试与参数辨识是一个重要的工程问题，它涉及到机械系统的动力学特性和性能优化。
本文将介绍机械系统模态测试与参数辨识方法的基本概念和原理，通过实例分析来说明其应用。
一、模态测试模态测试是指对机械系统进行激励，通过测量得到其振型和固有频率的一种方法。
通过模态测试可以了解机械系统的固有振动特性，包括固有频率、振型和阻尼比等。
模态测试主要有两种方法：自由衰减法和强迫振动法。
自由衰减法是将机械系统从初始位置轰击一下，然后观察其在无外力作用下的自由振动过程。
在自由振动过程中，通过加速度传感器和振动传感器等测量设备记录下机械系统的振型和振动信号。
通过分析振动信号，可以得到机械系统的固有频率和振型。
强迫振动法是对机械系统施加外力激励，通过测量响应信号来获取机械系统的模态参量。
常见的强迫振动法有频率扫描法和自适应法。
在频率扫描法中，系统受到一系列单频率的正弦激励，通过测量输出信号频谱，可以得到系统的固有频率和阻尼比。
自适应法是指对机械系统施加伪随机激励，通过随机信号处理方法得到系统的模态参数。
二、参数辨识参数辨识是指通过实验数据来确定机械系统的数学模型中的未知参数。
机械系统的数学模型可以是线性模型或非线性模型。
参数辨识可以借助系统辨识理论和方法，将实验数据与数学模型进行匹配，得到最佳参数值。
在参数辨识中，常用的方法有：频域方法和时域方法。
频域方法是指利用频谱分析和频率响应函数，通过最小二乘拟合等数学方法，来识别系统的动力学特性。
时域方法是指利用系统的时间响应和统计特性，通过系统辨识算法来进行参数辨识。
三、实例分析为了更好地理解机械系统的模态测试与参数辨识方法，我们以一个简单的弹簧质量系统为例进行分析。
假设有一个弹簧质量系统，我们希望从实验数据中获取其固有频率和阻尼比等模态参数。
首先，我们可以使用自由衰减法进行模态测试。
通过将弹簧质量系统置于初始位置，然后释放，观察其自由振动过程，并使用加速度传感器和振动传感器记录振动信号。
锤击法模态实验法
锤击法简支梁模态实验一、实验目的1、测定直杆模态参数；2、模态分析原理及测试分析方法。
二、实验仪器安装示意图三、实验原理1、模态分析方法模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别（系统识别），从而大大地简化了系统的数学运算。
通过实验测得实际响应来寻求相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。
可以用于振动测量和结构动力学分析。
可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。
可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正，使计算机模型更趋于完善和合理。
2、模态分析基本原理（略）3、模态分析方法和测试过程（1）激励方法为进行模态分析，首先要测得激振力及相应的响应信号，进行传递函数分析。
然后建立结构模型，采用适当的方法进行模态拟合，得到各阶模态参数和相应的模态振型动画，形象地描述出系统的振动型态。
根据模态分析的原理，实际应用时，在结构较为轻小，阻尼不大的情况下，常用锤击法激振，即单击拾振法。
（2）结构安装方式在测试中使结构系统处于什么状态，是试验准备工作的一个重要方面。
本实验使试件处于自由状态。
即使试验对象在任一坐标上都不与地面相连接，自由地悬浮在空中。
如放在很软的泡沫塑料上或用很长的柔索将结构吊起而在水平方向激振，可认为在水平方向处于自由状态。
如果在我们所关心的是实际情况支承条件下的模态，这时，可在实际支承条件下进行试验，放在很软的泡沫上。
四、实验设备DH132型压电式加速度传感器 DH5923动态信号测试分析仪 LC13F02型力锤DHDAS控制分析软件五、实验步骤横梁如图下图所示，长（x向）500mm，宽(y向)40mm，欲使用多点敲击、单点响应方法做其z 方向的振动模态，可按以下步骤进行。
梁的结构示意图和测点分布示意图（1）测点的确定此梁在y、z方向尺寸和 x方向（尺寸）相差较大，可以简化为杆件，所以只需在x方向顺序布置若干敲击点即可（采用多点敲击、单点响应方法），敲击点的数目视要得到的模态的阶数而定，敲击点数目要多于所要求的阶数，得出的高阶模态结果才可信。
模态测试
CRAS模态测试-振型动画
第二阶模态，f=155Hz，阻尼=6.67%
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CRAS模态测试-振型动画
第三阶模态，f=201.36Hz，阻尼=2.88%
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CRAS模态测试-振型动画
第四阶模态，f=269.7Hz，阻尼=2.67%
53
谢谢！
54
19
. 什么是主模态、主空间、主坐标？ 10 10.
无阻尼系统的各阶模态称为主模态，各阶模 态向量所张成的空间称为主空间，其相应的模 态坐标称为主坐标。
20
11. 模态分析和有限元分析怎么结 合使用？
1）利用有限元分析模型确定模态试验的测量点、激 励点、支持点（悬挂点），参照计算振型队测试 模态参数进行辩识命名，尤其是对于复杂结构很 重要。 2）利用试验结果对有限元分析模型进行修改，以达 到行业标准或国家标准要求。
32
模态测试过程
3）时域或频域信号处理 例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量 以及滤波、相关分析等。 可以通过相关分析等判别信号好不好！
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模态测试过程
（3）参数识别
按识别域的不同可分为频域法、 时域法和混合域法，后者是指在时域识别复特 征值，再回到频域中识别振型，激励方式不同 （SISO、SIMO、MIMO），相应的参数识别 方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结 果越可靠。
该式表示，若在p点激励，力量l点的响应 Xl，可求得Hlp，为求振动模态，只要测定 频响函数矩阵中的一行或者一列即可，为 此，可以采用单点激振法求出模态参数。
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模态测试过程
（1）建立结构数学模型 根据已知条件，建立 一种描述结构状态及特性的模型，作为计算 及识别参数依据。目前一般假定系统为线性 的。
模态测试
ModalVIEW 模态测试开始指南2009.02RevVersion1.0技术支持和服务上海宏勤信息科技有限公司为您提供如下专业的技术支持与服务：您可以发送Email到hqsignal@或者在工作时间拨打电话(021)55666001获得ModalVIEW软件的免费技术支持。
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上海宏勤信息科技提供基于ModalVIEW软件的上门技术支持服务，为您提供全方位的模态测试服务，详细情况请咨询上海宏勤科技应用工程师。
中文版手册由上海宏勤信息科技有限公司制作目录关于本文档及相关文档 (1)1ModalVIEW概述 (1)1.1系统需求 (1)1.2软件安装与卸载 (1)1.3软件激活 (2)2模态测试基本概念 (3)2.1时域ODS (3)2.2频域ODS (4)2.3自然频率，阻尼比与模态振型 (4)3ModalVIEW软件简介 (5)3.1操作窗口 (6)3.2文件类型 (10)3.3帮助系统 (12)4ModalVIEW例子演示 (13)4.1时域ODS演示 (13)4.2频率域ODS演示 (15)4.3模态振型演示 (16)5模态测试基本步骤 (18)5.1绘制平板的结构模型 (19)5.2测量结构的频率响应函数 (22)5.3估计模态参数 (28)5.4显示模态振型动画 (30)关于本文档及相关文档《ModalVIEW模态测试开始指南》适合第一次接触ModalVIEW软件的用户阅读。
阅读完本文档，您将基本掌握ModalVIEW软件的使用和模态测试的基本概念和基本试验过程。
了解ModalVIEW的更多详细使用信息，请阅读《ModalVIEW模态测试操作手册》。
1ModalVIEW概述ModalVIEW软件是一个标准化的模态测试软件平台。
结合使用美国国家仪器(National Instruments)的动态信号分析(DSA)采集硬件，ModalVIEW软件平台能轻易完成从多通道同步数据采集、信号处理、频率响应函数估计、三维建模、ODS、模态分析、振型相关分析、和报告生成等任务。
机械结构的模态参数测试与改进
机械结构的模态参数测试与改进引言：机械结构的模态参数是指机械系统在特定激励下固有的振动特性。
准确测定机械结构的模态参数对于设计和改进机械系统具有重要意义。
本文将探讨机械结构模态参数的测试方法，以及如何通过改进来提高机械系统的性能。
一、模态参数测试方法1. 加速度传感器法加速度传感器是测试机械结构模态参数最常用的方法之一。
它可以通过测量机械系统上不同位置的振动加速度来计算模态参数。
这种方法的优点是简单易懂、测量结果准确，但是需要在机械结构上安装传感器并进行数据采集。
2. 激励反馈法激励反馈法是通过施加外部激励来激发机械结构固有频率从而进行模态参数测试的方法。
它将一个激励源与机械结构相连，并通过改变激励源的频率来寻找机械结构的固有频率。
这种方法需要对激励源进行精确控制，并且在测试过程中可能会干扰机械结构本身的振动特性。
3. 神经网络法神经网络是一种模拟人脑神经元工作的计算模型，可以通过学习和训练来预测机械结构的模态参数。
这种方法不需要实际的测试，可以节省时间和成本，但是需要大量的训练数据和计算资源。
二、模态参数的改进方法1. 结构优化结构优化是通过调整机械系统的结构参数来改进其模态参数。
可以通过优化设计或改变材料选择等方式来提高机械结构的刚度和自然频率。
例如，增加结构的横向支撑和加固节点可以提高结构的刚度。
2. 控制系统改进控制系统的改进可以通过改变系统的激励方式和控制策略来调整机械结构的动态特性。
例如，采用自适应控制算法可以实时调整控制器的参数，提高机械系统的控制性能。
同时，增加阻尼器和减振器等装置可以降低机械结构的振动幅值和共振现象。
3. 传感器性能提升传感器的性能直接影响模态参数的测试精度。
因此，改进传感器的灵敏度和分辨率可以提高测试结果的准确性。
同时，减小传感器的干扰和噪音，例如通过信号滤波技术可以进一步提高模态参数测试的可靠性。
结论：机械结构的模态参数测试和改进是提高机械系统性能和可靠性的重要手段。
LMS
模态测试软件操作步骤
1.打开LMS Impact 模块
2.Geometry——创建几何。
部件，节点，连线。
3.Channel setup
（1）选取测试通道
（2）定义参考通道，通常为力锤输入的通道
（3）依次定义传感器测量类型，测点名称，所测振动方向，传感器类型（通常为ICP,若为应变则选Bridge，若为位移则选Voltage DC)，测量量（加速度、力、位移），单位，灵敏度。
4.关联通道和几何点
断电，选取几何点，选通道，关联，通电。
5.impact scope
在该工作表中可设置测试的量程范围，以保证得到更精确的测试结果。
设置如下图示。
在进行了图中１和２所示的设置后，即可进行图中３所示的设置，期间可进行多次锤击，尽量保持所施加力的大小基本一致。
以保证系统能确定一个合适的量程范围。
6.impact setup
设置触发，找带宽，加窗，加权函数。
7.Measure
单击设置面板右上角的all setting。
，查看和修改前面的设置，以及选取自动拒绝过载激励和双击。
设置完成后，可以开始测量。
注意文件名
8.把文件加入数据库（basket）
9.载入分析模块。
注意勾选measure，save，thoughtput。
锤击法模态测试流程
锤击法模态测试流程一、测试前的准备。
1. 设备方面。
咱得先把测试要用的设备都找齐喽。
那肯定少不了力锤呀，这力锤就像一个小鼓手，是用来给咱的测试对象“敲敲打打”的。
还有加速度传感器呢，它就像是个小耳朵，专门去听那些被敲击后的反应。
这些设备可得检查好，就像出门前检查自己的东西有没有带齐一样。
比如说力锤的锤头有没有松动呀，加速度传感器的线有没有破损之类的。
2. 测试对象。
再看看咱们要测试的东西，也就是测试对象。
得把它安置在一个合适的地方，这个地方要尽量减少外界的干扰。
要是测试对象是个小零件，那得把它稳稳地固定住，不能让它在被锤击的时候乱动。
要是个大家伙，也得找个相对稳定的支撑，就像给它找个舒服的小窝，这样测试出来的数据才准呢。
二、开始锤击测试。
1. 锤击点的选择。
接下来就到了锤击这个环节啦。
那锤击点的选择可重要了呢。
不能随便乱敲，就像我们不能在墙上乱钉钉子一样。
要根据测试对象的形状、结构来选择合适的锤击点。
比如说，如果是个长方体的东西，我们可以沿着它的棱边或者面的中心位置开始锤击，这样能让它比较均匀地受到力的作用，就像给它做个全身按摩一样。
2. 锤击力度。
锤击的力度也有讲究哦。
不能太轻，太轻了就像给它挠痒痒，测试对象可能都没什么反应，这样得到的数据就不准确啦。
也不能太重，太重了可能会把测试对象给弄坏呢，那可就不好了。
得找到一个合适的力度，这个力度要既能让测试对象有明显的反应，又不会对它造成伤害。
就像我们和朋友开玩笑的时候，力度要刚刚好，这样大家才都开心嘛。
而且每一次锤击的力度尽量保持一致，这样得到的数据才有可比性。
三、数据采集。
1. 传感器的工作。
在锤击的时候，加速度传感器就开始工作啦。
它会很灵敏地捕捉到测试对象因为锤击而产生的振动情况。
这时候就像它在跟我们悄悄说：“看，我听到了好多有趣的东西呢。
”这些捕捉到的数据就会被传输到我们的采集设备上。
2. 采集设备的设置。
采集设备也得设置好。
比如说采样频率呀，这个得根据测试对象的特性来定。
激振器法模态测试操作流程
激振器法模态测试操作流程激振器法模态测试操作流程LMS b Spectral Testing目录LMS T est. Lab激振器法模态测试流程： (1)步骤一，通道设置（Channel setup） (2)步骤二，示波（scope） (3)步骤三，测试设置（test setup） (5)1.采样参数设置 (5)2.测量函数定义 (7)步骤四，测试（measurement） (8)步骤五，数据验证（validate） (9)LMS Test. Lab激振器法模态测试流程：打开Spectral testing软件后，软件窗口底部以工作表形式表示，按照每一个工作表依次进行即可（在做激振器模态测试时有一些工作表不需使用，如下图中5，可直接跳过或通过设置将其隐藏），如下图示。
Documentation――可以进行备忘录，测试图片等需要记录的文字或图片的输入，作为测试工作的辅助记录，如下图示。
Navigator——文件列表及图形显示等功能。
Geometry――创建几何Channel setup――通道设置，在该选项卡中可进行数采前端对应通道的设置，如定义传感器名称，传感器灵敏度等操作。
Tracking Setup——在谱采集中可能也会需要记录一些转速信号，但并不能对这个转速通道进行跟踪或控制（激振器法模态测试中不用此项，可跳过）。
Calibration――对传感器进行标定scope――示波用来确定各通道量程以及控制信号源输出T est setup――设置分析带宽、窗、平均次数以及其他测量参数Measur e――设置完成后进行测试Validate——对测试结果进行验证以下步骤介绍中省略了几何建模和标定模块。
步骤一，通道设置（Channel setup）假设已创建好了模型，传感器已布置完成，数采前端、激振器已连接完成。
通道设置窗口如下图示，在spectral testing中，首先将激振输入的通道定义为参考通道，其他为传感器对应的通道，类似于锤击法模态测试。
模态测试
2整机振动测试的流程对数控机床整机测试按如下流程进行:(1)确定实验仪器设备.(2)确定实验内容.要综合考虑机床抗振性研究的需求来确定实验内容.模态测试是机床动力学研究的基础,通常机床都需要进行模态测试.而为了评判和检验机床的抗振性,动刚度和刀具、工件系统的振动响应也常作为机床整机测试的一个重要实验内容.(3)搭建实验系统.搭建机床整机振动的实验系统,要根据实验的内容及相应的原理方案来规划.通常包括布置传感器、布置激振器和连接测试系统等.对于数控机床的整机振动测试,通常选用压电加速度传感器,考虑到机床的振动是一个空间振动,因此,在有条件的情况下,最好选用三维加速度传感器.在安装振动传感器时,应按照实验分析频率范围来选用固定方式,例如可以蜡粘、胶粘、螺栓连接等.在模态及动刚度测试中,需要激振器.对于小型机床,可以用单个力锤或激振器(电磁、电液等)进行激振.而对于大型机床则必须使用激振器,为了获得精确的测试结果,通常需要多个激振器同时激振.激振的方向要与最关注的振动方向相一致.实验中要将激振器的柔性杆与激振点固定连接,选用的方式包括胶结和螺栓连接等.在布置完传感器及激振器后,用数据线连接到数据分析仪,数据分析仪再连接到计算机,从而完成整机振动实验系统的搭建.(4)振动测试.机床整机振动测试过程包括数据采集、数据存储、数据导出等操作过程.测试中需要对机床的运行状态进行调整,对传感器进行校准,以适应不同振动测试的需求.例如进行主轴转速、进给速度的变更等操作.(5)测试数据分析.测试数据分析是为了获得影响机床抗振性能的各种参数,包括固有频率、阻尼比、模态振型、动刚度、振动响应等.分析的方法可以采用专用分析软件,也可以采用MATLAB,Origin,Excel等通用试验数据分析软件.3研究实例按上述的整机振动测试流程,对某机床集团的某数控镗床进行整机振动试验.3.1确定实验仪器设备3.2确定实验内容为了评价该机床的抗振性能以及后续动力学分析的需要,将响应测试、模态测试和动刚度测试作为振动试验内容.首先进行响应测试,在空运转及加工零件时,分别测定对应不同工作转速状态下,主轴端、进给工作台、待加工工件等关键部位的响应情况.其次,采用激振器法对本台数控镗床整机进行模态试验,以测得各阶固有频率、阻尼比和振型等模态参数.最后,对主轴进行了动刚度试验,测定主轴x,y,z三方向的动刚度.3.3搭建实验系统(1)响应测试实验系统.通过数控镗床空运转及加工工件时产生的振动作为激励,在主轴端部、工作台等部位布置加速度传感器,连接数据采集分析系统和笔记本电脑,构成振动测试实验系统。
ModalVIEW 模态测试开始指南
ModalVIEW 模态测试开始指南2009.12RevVersionR2目录关于本文档及相关文档 (1)1ModalVIEW概述 (1)1.1系统需求 (1)1.2软件安装与卸载 (1)1.3软件激活 (2)2模态测试基本概念 (3)2.1时域ODS (3)2.2频域ODS (4)2.3自然频率，阻尼比与模态振型 (5)3ModalVIEW软件简介 (6)3.1操作窗口 (6)3.2文件类型 (10)3.3帮助系统 (13)4ModalVIEW例子演示 (13)4.1时域ODS演示 (14)4.2频率域ODS演示 (15)4.3模态振型演示 (17)5模态测试基本步骤 (19)5.1绘制平板的结构模型 (20)5.2测量结构的频率响应函数 (23)5.3估计模态参数 (29)5.4显示模态振型动画 (31)关于本文档及相关文档《ModalVIEW模态测试开始指南》适合第一次接触ModalVIEW软件的用户阅读。
阅读完本文档，您将基本掌握ModalVIEW软件的使用和模态测试的基本概念和基本试验过程。
了解ModalVIEW的更多详细使用信息，请阅读《ModalVIEW模态测试操作手册》。
1ModalVIEW概述ModalVIEW软件是一个标准化的模态测试软件平台。
结合使用美国国家仪器(National Instruments)的动态信号分析(DSA)采集硬件，ModalVIEW软件平台能轻易完成从多通道同步数据采集、信号处理、频率响应函数估计、三维建模、ODS、模态分析、振型相关分析、和报告生成等任务。
ModalVIEW软件使用NI公司图形化编程语言LabVIEW 开发而成，界面友好，简单易用，与NI的DSA采集硬件实现无缝连接，可即时采集信号进行模态分析，无须任何第三方软件。
1.1系统需求推荐使用Windows XP操作系统运行ModalVIEW 。
使用ModalVIEW，您的计算机最低需要以下配置：y奔腾IV或赛扬2 GHz或以上的处理器y 1GB以上内存，推荐2GB内存y至少500MB以上的硬盘空间y 1024x768分辨率或以上的显示器1.2软件安装与卸载执行以下步骤安装ModalVIEW软件：1．以管理员帐户登陆Windows操作系统。
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模态试验及分析的基本步骤
1.动态数据的采集及响应函数分析
首先应选取适当的激励方式。
激励方式可以是正弦、随机或瞬态中的任何一种。
激励方式不同，相应的模态参数识别方法也不同。
目前主要有单输入单输出、单输入多输出和多输入多输出三种方法。
然后进行数据采集。
对于单输入单输出方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据;单输入多输出及多输入多输出的方法要求大量通道数据的高速采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，试验成本极高。
在采集信号数据以后，还要在时域或频域对信号进行处理，例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。
2.建立结构数学模型
根据己知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及参数识别的依据，目前一般假定系统为线性的。
由于采用的识别方法不同，数学建模可分为频域建模和时域建模。
根据阻尼特性及频率藕合程度又可分为实模态和复模态等。
3.参数识别
按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法。
激励方式不同，相应的识别参数方法也不尽相同。
并非越复杂的方法识别的结果越可靠。
对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，用简单的识别方法也可能获得良好的模态参数;反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，识别的结果也不会理想。
4.振型动画
参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振型。
但是由于结构复杂，由许多自由度组成的振型的数组难以引起对振动直观的想象，所以必须采用振型动画的办法，将放大的振型叠加到原始的几何形状上。
车身部件的模态试验
1.测点选择和传感器布置
为提高模态参数的识别精度，必须合理布置激励点和响应点的位置，最大限度地减少模态丢失。
激励点的选择方法是选择几个不同的点分别激励，测得几个频响函数，比较这些频率响应函数，选择函数曲线清晰、光滑，在感兴趣的频率范围内相干函数均达到0. 9以上的点作为激励点。
对于单点激励的情况，应该确保激励信号能向车身部件的三个方向有效传递。
为了尽可能准确的求解车身部件的动态特性，所有外力作用点，部件和结构的连接点，重要的响应点和质量集中点均应作为测点，某些测点的三个方向都应作为测量点，对于刚度较弱，易产生结构振动辐射噪声的部位测点的布置应适当密集。
测点的布置应该能够明确显示研究频率范围内的结构模态振型，保证研究的关键点在测点范围内。
由于模态试验的特殊要求，选择加速度传感器时有遵循以下原则:传感器的动态范围宽、工作频段宽、低频性能好、抗干扰能力强、灵敏度好、线性度好、体积小、质量小。
传感器的选择和传感器的安装对测量结果都具有很重要的影响，安装传感器时应确保在具有足够刚性且不增加结构质量的前提下，测量规定方向的真实振动信号。
本试验采用的是带永久磁铁基座的压电式加速度传感器。
2.确定激励方式
模态试验对激励信号有以下要求:包含足够的激励成分;有足够的幅值水平;在结构存在微小非线性因素时，具有一定的抗干扰能力。
常用的激励信号是正弦激励信号(扫频和步进)、随机激励信号(宽带、周期和瞬态)与脉冲信号。
脉冲激励是一种宽频带激励，其力信号的频
谱较宽，一次激励可以同时激出多阶模态，而且试验时不会对试件产生附加质量、附加刚度等副作用，同时所需测试设备简单，灵活性较大，特别适用于现场测试，因此本次模态试验的激励方式采用锤击法(脉冲激励法)。
激励点的选择主要考虑:首先，激励点的位置应避开系统任一阶振型的节点，以保证采集的测点信号有较高的信噪比，避免模态遗漏;其次，激励点应选择在便于激励能量传递的位置，一般该位置的刚度应尽量大。
响应点(或测点)的选择主要考虑:基本反应车身结构轮廓;避开各阶振型的节点;能明确显示模态振型的特征;对于模态可能较多的局部区域可增加测点。
在试验过程中，由于车身部件模型饭金冲压件，各饭件之间通过翻边或点焊联结。
倘若采用多点激励、单点拾振(移动激励点、固定响应点)的测试方法，虽然便于试验的进行，但是当敲击车身部件中部时，由于在此处刚度较弱，很容易导致激励信号失真，从而增加了敲击的难度。
因此，试验过程中采用了单点激励、多点拾振的方法。
应该指出，根据动力互易定理，单点激励多点拾振和多点激励单点拾振所得到的结果相同。
3.支承方式
被测车身部件实际工作过程总是处于一定的约束状态中，理论上试验过程中应该重现这种实际的约束状态，但这种要求在实际操作上很难达到，因此试验过程中总是考虑替代的支承方式。
替代的支承方式一般有两种:自由支承和地面支承。
自由支承也叫软支承，实验过程中自由支承只是一种近似，但当我们把支承系统的最高刚体模态频率控制在被测车身部件的最低弹性模态频率的1/5到1/10以内时，那么这种支承系统的近似引起的误差就可以忽略不计，此时的支承就可以近似为自由支承。
地面支承也叫硬支承，理论上要求被测车身部件与地面之间的加速度导纳为零，其振动响应只应包括几万赫兹以上的频率成分。
实际上这种替代的支承方式也很难实现，实际过程很难实现结构与地面连接点处的导纳比其它点的导纳小很多。
本次模态试验采用自由支承即软支承，用几根弹簧软绳将车身部件悬挂起来近似模拟自由状态，通过测试的支承系统的最高刚体模态频率和粗略测试出的车身部件的最低弹性模态频率来验证所选择的弹簧是否满足要求，测试结果表明这种支承满足试验的精度要求，最终的试验结果表明这种近似对分析结果的影响可以忽略。
4.模态参数辨识
对采集的数据在频域内进行了参数辨识。
根据研究内容选择在0-120Hz范围辨识，辨识的方法为单模态识别法，用峰值拾取法计算频率、阻尼，峰值法计算留数。
进行模态频率的计算，得到试验模态参数如表所示，模态振型如图所示。