我們將重點討論試驗模態分析必要準備工作，以確保獲取高質量的頻響函數FRF數據。視頻中詳細說明了如何選擇、擺放、固定測試結構，如何選擇測試點、建立模型，如何選擇傳感器、選擇力錘，如何、安裝傳感器與敲擊力錘等。該教材值得新手推薦學習。

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模態試驗教學視頻相關字幕說明：

各位好，我是晶鉆儀器公司的Walter。今天我將討論準備模態分析的技術細節。試驗模態分析是一個眾多結構振動分析的重要工具。在此我們將重點討論必要的準備以獲得高質量的頻率響應函數FRF數據。討論將包括以下幾個方面：測點的位置與方向，傳感器選擇以及測試結構的支撐。

模態測試的目的是獲取基于被測結構的網格模型的頻響函數。這一步至關重要，因為模態分析的成功取決于測量的頻響函數信號的質量。沒有高質量的頻響函數無論模態參數識別算法多么先進和強大，都不可能得到可靠的模態參數。

在采集數據之前需要定義自由度。自由度是用來描述點的編號以及方向。我們使用點的概念來表示被測結構上一個測量位置。每個點都有X，Y和Z三個平動方向。通常被測結構比簡單的平板要復雜。軟件的建模功能通過使用組件來處理這個問題。每個組件都有自己的原點和歐拉角。這確保了每個組件能使用自己的局部坐標系來確定方向。

無論何種模態測試，傳感器在獲得高質量測量結果上始終扮演重要角色。常用的傳感器類型是IEPE傳感器。IEPE傳感器的動態范圍是影響FRF測量質量的一個限制因素。所以必須確保信噪比盡可能好。IEPE傳感器具有正負5V的全量程電壓。選擇的法則是最大電壓至少為0.5~1V的傳感器。加速度計的靈敏度通常在500至1000mv/g之間。由于IEPE傳感器有固定的測量范圍，因此你的實驗設備中需要有多個靈敏度的力傳感器。根據不同的測試選擇合適的力傳感器。

這也適用于沖擊力錘。最好準備有不同的靈敏度和不同重量沖擊力錘。

另一個需要考慮的問題，是使用少量傳感器在結構上移動還是使用足夠的加速度傳感器，以便在測量過程中所有傳感器都能固定在結構上。這個選擇通常取決于試驗預算。但通常采用后一種方法來獲取高質量的結果。當移動加速計時結構可能會產生一些隨時間的變化，這是附加質量問題，它會嚴重影響我們數據的質量。還有TEDS傳感器可供選擇，這些是有內置芯片的IEPE傳感器，因此測量系統可以讀取每個傳感器的單位和靈敏度。

既然我們選好了傳感器，我們就要來確定測試結構的固定方式。測試之前需要確定對被測結構的支撐方式，這通常被稱為測試邊界條件。有兩種典型的邊界條件自由狀態或安裝狀態。多數情況下會選擇第一個選項，它最有可能產生良好的測試結果。當被測物體處于自由狀態時，激勵信號將振動能量引入并停留在測試結構中。直到結構阻尼使其自然衰減。另一方面當物體與周邊環境相連時大量的激勵能量會傳遞到周圍結構中通常意味著很難獲取更好的測試結果，為了盡可能好地估計結構的模態參數，測試的結構需要置在自由狀態下。而對于故障分析的時候，模態分析可以在測試結構正常工作的環境中進行。

對于自由的邊界條件，通常將測試結構懸掛在軟彈力繩或彈簧上來實現基于測試結構的尺寸和重量，彈力繩的尺寸和剛度可以不同。懸掛的彈力繩應該足夠柔軟從而使六個剛體模態小于第一階彈性模態的十分之一這對于懸掛和測試細長的物體尤為重要，通常這種結構應垂直懸掛使沿長軸轉動的剛體模態變得足夠低。對于水平懸掛的細長結構由于質量慣性矩較小旋轉剛體模態有很大可能在較高頻率出現。當使用彈力繩支撐被測結構時彈力繩不應直接接觸結構，這可能會增加它的阻尼。相反，被測結構應懸掛在普通的細鋼絲繩上然后連接到彈力繩。