概述
ME’scope是一系列試驗(yàn)的分析工具，它能夠很容易地進(jìn)行觀察分析和記錄設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。ME’scope是 “Mechanical Engineering Oscilloscope”的縮寫(xiě)。通過(guò)慢速演示一個(gè)構(gòu)件的被測(cè)響應(yīng)的動(dòng)畫(huà)效果，可以看到用其它方法看不到的東西：構(gòu)件的整體運(yùn)動(dòng)，以及兩部分之間的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。ME’scope可用于回答以下兩個(gè)關(guān)于振動(dòng)的最常見(jiàn)的問(wèn)題：什么是一個(gè)機(jī)器或結(jié)構(gòu)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)形狀？它到底實(shí)際移動(dòng)多少？
測(cè)試輸入
為展示工作偏轉(zhuǎn)面和模式形狀，ME’scope采用了多通道時(shí)域或頻域數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)或構(gòu)件激勵(lì)中獲得的。所有常用的時(shí)間和頻域測(cè)試種類(lèi)都可輸入。數(shù)據(jù)可以是ASCLL文本、MATLABTM、DADISPTM、Microsoft WAV和 Universal File Formers等形式輸入。另外，還有可用于大多數(shù)常用多通道數(shù)據(jù)記錄器、FFT分析儀和數(shù)采系統(tǒng)的文件轉(zhuǎn)換器。
動(dòng)畫(huà)來(lái)源
ME’scope掃過(guò)一段時(shí)間，產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試構(gòu)件的3D動(dòng)畫(huà)模型，無(wú)論它的運(yùn)動(dòng)是正轉(zhuǎn)、隨機(jī)、瞬間、線性或非線性，以及靜止或非靜止，都可以觀 察到它的偏轉(zhuǎn)表面。ME’scope還可以停留在一定時(shí)間或一定頻率范圍，用正弦模擬來(lái)展示工作動(dòng)轉(zhuǎn)形狀。也可以從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中估計(jì)模型參數(shù)（頻率、衰減、 模態(tài)形狀）。試驗(yàn)或輸入的分析模態(tài)形狀可以在動(dòng)畫(huà)中進(jìn)行對(duì)比，用于結(jié)構(gòu)修改，或MIMO分析。最后，你可以通過(guò)一個(gè)便攜式數(shù)據(jù)采集得到大小和狀態(tài)的數(shù)據(jù)， 在一個(gè)形狀圖中展示工作偏轉(zhuǎn)的形狀。
相互使用的3D模型圖形
ME’scope具有完整的用點(diǎn)、線和表面在屏幕上交互地描畫(huà)一個(gè)3D結(jié)構(gòu)模型的功能。3D表面模型提供了被測(cè)試構(gòu)件的更真實(shí)的圖形。通過(guò)表面模型，其形狀輪廓能夠顯示出來(lái)，且表面能被染上各種顏色，其不可見(jiàn)線在動(dòng)畫(huà)中會(huì)被移動(dòng)。
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內(nèi)置FFT
ME’scope可以進(jìn)行內(nèi)部的快速傅立葉變換，它可以迅速換算所在地的測(cè)量值，因此其形狀可以根據(jù)時(shí)間或頻率數(shù)據(jù)很方便地進(jìn)行動(dòng)畫(huà)顯示。可以采用專(zhuān)門(mén)凹槽或帶狀窗口，用來(lái)分析選定范圍的數(shù)據(jù)，不需要的部分可以去除。時(shí)間或頻率范圍內(nèi)的信號(hào)也可以被整合和分化。
插入
ME’scope有一個(gè)獨(dú)特的內(nèi)置插入式功能，所以用相對(duì)少量的測(cè)試值可以獲得更逼真的動(dòng)畫(huà)，采用這種功能，所有結(jié)構(gòu)模型上未測(cè)量的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以從相鄰測(cè)量點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)中插入。
工作動(dòng)轉(zhuǎn)形狀模態(tài)
工作運(yùn)轉(zhuǎn)形狀是觀察一下機(jī)器或構(gòu)件在一定的頻率或某時(shí)間下，在其運(yùn)行時(shí)如何移動(dòng)的最簡(jiǎn)便的方法。從傳統(tǒng)上說(shuō)，運(yùn)轉(zhuǎn)形狀用來(lái)表示一個(gè)機(jī)器在一定頻率下的穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，但是運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)形狀也可以通過(guò)在時(shí)域內(nèi)的測(cè)量值得到，可以用來(lái)表面機(jī)器或構(gòu)件在一定時(shí)間的運(yùn)動(dòng)。
各種在時(shí)間和頻率范圍內(nèi)的測(cè)量值都可以用ME’scope來(lái)動(dòng)畫(huà)演示其運(yùn)行形狀。而且，由于ME’scope中的快速傅立葉變化（FFT）可以在瞬間轉(zhuǎn)換所有的測(cè)量值，因而可以方便地從一段時(shí)間歷程或從相對(duì)的頻譜中觀察運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。
采用MIMO，多輸入多輸出方式進(jìn)行強(qiáng)迫響應(yīng)模擬
通過(guò)MIMO（multi-input, multi-output）分析，用頻響函數(shù)（FRF）矩陣模型，對(duì)測(cè)量或模擬的輸入計(jì)算結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，用動(dòng)畫(huà)觀察外力作用下形狀的變化。FRF可以通過(guò)外部測(cè)量輸入，從時(shí)間輸入/輸出波形計(jì)算，或從模型參數(shù)中合成。
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工作運(yùn)轉(zhuǎn)形狀模態(tài)
運(yùn)轉(zhuǎn)模態(tài)是一個(gè)結(jié)構(gòu)在其每一個(gè)自然或共振頻率下的主要運(yùn)動(dòng)。模態(tài)是一個(gè)構(gòu)件的內(nèi)在物性，不依賴(lài)于作用在其上的外力。另一方面，運(yùn)行偏轉(zhuǎn)形狀能夠顯示出力或載荷的影響，而且可包含幾種振動(dòng)形式的影響。
為獲得有效的模態(tài)數(shù)據(jù)，測(cè)量時(shí)被測(cè)目標(biāo)必須保持在線性或穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)的情況下。模態(tài)形狀可以通過(guò)下列方式得到：正弦時(shí)間響應(yīng)，IRFS（脈沖響應(yīng)）、FRF（頻率響應(yīng)）、傳輸率、線性式交叉譜和一種特殊測(cè)量方式-ODSFRF。
時(shí)間域動(dòng)畫(huà)模態(tài)
通過(guò)ME’scope，可以掃描一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)來(lái)動(dòng)畫(huà)一個(gè)結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。時(shí)間域動(dòng)畫(huà)可以讓你觀察任一時(shí)間一個(gè)構(gòu)件的總體運(yùn)動(dòng)，你可以停止動(dòng)畫(huà)，備 份后繼續(xù)演示觀察慢速振動(dòng)現(xiàn)象，例如，可觀察機(jī)器的啟動(dòng)、停止，或其它瞬間行為。在這些短暫的過(guò)程中，由于共振、不平衡、載荷變化，流體等到原因，機(jī)器有 可能經(jīng)歷多種振動(dòng)狀態(tài)。
結(jié)構(gòu)修改
ME’scopeSDM選項(xiàng)允許按照機(jī)器或構(gòu)件模擬物理變化，計(jì)算其模式的最終變化。物理變化是通過(guò)把彈簧、質(zhì)量、阻尼、阻礙物、板子或其它有 限元加入到構(gòu)件模型中。此選件也包括靈敏度分析，以決定改變構(gòu)件模式的最佳方法，也可以進(jìn)行子構(gòu)造，模擬額外的結(jié)構(gòu)做出減振器模型。
功率譜和功率頻密度
通過(guò)時(shí)域窗口，種類(lèi)平均、頻譜平均和重疊百分?jǐn)?shù)，一些通用的頻率范圍功能可以從時(shí)間波形中計(jì)算出來(lái)。
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頻率動(dòng)畫(huà)模態(tài)
頻率域動(dòng)畫(huà)可觀察一個(gè)構(gòu)件如何在一個(gè)單一頻率下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)停留在一個(gè)特定的頻率下時(shí)，ME’scope能用正弦模型演示結(jié)構(gòu)的偏斜形狀。在接近共 振頻率時(shí)，結(jié)構(gòu)的破壞通常由一種振動(dòng)模式?jīng)Q定。通過(guò)ME’scope可以發(fā)現(xiàn)共振條件（模型形狀）和簡(jiǎn)單外力振動(dòng)（運(yùn)行偏聽(tīng)偏轉(zhuǎn)形狀）的區(qū)別。
數(shù)據(jù)的來(lái)源
ME’scope開(kāi)頭表中擁有復(fù)雜的形狀數(shù)據(jù)（大小和相位）。運(yùn)行偏轉(zhuǎn)可以通過(guò)時(shí)間或頻率測(cè)量值存入形狀表。開(kāi)頭的數(shù)值可以用直線或峰值指針（光標(biāo)）得到。
用ME’scope MODAL或ME’scope SDM選取，試驗(yàn)?zāi)B(tài)數(shù)據(jù)（頻率、阻尼、模態(tài)形狀）能夠通過(guò)曲線擬合成FRF測(cè)量值來(lái)得到。另外，從一個(gè)有限元模型中得到的分析模態(tài)形狀可以輸入形狀表， 在動(dòng)畫(huà)中與試驗(yàn)?zāi)Ｊ较啾容^。形狀可以通過(guò)形狀表，用正弦模型動(dòng)畫(huà)來(lái)演示。
動(dòng)畫(huà)靈活性
ME’scope能夠使你盡可能直觀地理解振動(dòng)。從建立構(gòu)件模型，觀察動(dòng)畫(huà)變形，到給出書(shū)面結(jié)果，ME’scope使你容易地介入其圖形，甚至在動(dòng)畫(huà)過(guò)程中也能進(jìn)行。
測(cè)量數(shù)據(jù)
ME’scope用一系列多通道的時(shí)間或頻率范圍的響應(yīng)測(cè)量值來(lái)演示一個(gè)構(gòu)件的偏轉(zhuǎn)形狀。當(dāng)這些數(shù)據(jù)從一個(gè)機(jī)器或測(cè)試構(gòu)件得到后，它會(huì)被輸入 ME’scope，存入一個(gè)數(shù)據(jù)文件中。ME’scope的數(shù)據(jù)庫(kù)是無(wú)界的，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件可以貯存1000個(gè)測(cè)試，每一個(gè)測(cè)試可包含100,000個(gè) 數(shù)據(jù)樣本。
模態(tài)參數(shù)和MIMO模型化
在ME’scope中，模態(tài)參數(shù)（頻率、阻尼、模式形狀）通過(guò)曲線擬合一系列FRF測(cè)量值而辨別。如果這些測(cè)量值的峰值是由于模態(tài)或共振引起 的，它們也可以通過(guò)線性和交叉譜測(cè)量值曲線擬合而辨別。曲線擬合是一個(gè)將參數(shù)FRF模型與測(cè)量值配合的過(guò)程。這是通過(guò)使FRF模型和數(shù)據(jù)之間的方差達(dá)到最 小而實(shí)現(xiàn)的。在曲線擬合過(guò)程中，未知的FRF模型的參數(shù)是估計(jì)出來(lái)的。
模型參數(shù)用下列步驟識(shí)別出來(lái)：
- 決定一個(gè)頻帶中模點(diǎn)的數(shù)目；
- 識(shí)別頻帶中所有模式的頻率和阻尼；
- 用殘留因子識(shí)別等同的模態(tài)；
- 保存每個(gè)模式和單個(gè)基準(zhǔn)的單頻值的殘留因子，以作為模態(tài)的形狀。
模態(tài)頻率&阻尼是一個(gè)構(gòu)件的一般性，可以通過(guò)一系列的測(cè)量曲線的擬合而估計(jì)出來(lái)。模態(tài)余數(shù)對(duì)每次測(cè)量是唯一的，通過(guò)一次一個(gè)測(cè)量值曲線 擬合而估計(jì)出來(lái)。通過(guò)把對(duì)每一個(gè)最頻值，每一個(gè)基準(zhǔn)（FRF矩陣的行或列）的余數(shù)估計(jì)組合起來(lái)，可以得到最頻值的形狀。通過(guò)多個(gè)參考測(cè)量值可以得到每個(gè)基 準(zhǔn)的最頻值形狀。本功能只須簡(jiǎn)單地選擇一個(gè)不同的基準(zhǔn)，并把其余數(shù)作為最頻值形狀儲(chǔ)存起來(lái)，就可以在ME’scope中完成。曲線擬合是在頻帶中進(jìn)行的， 所以不好的數(shù)據(jù)和噪音都可除掉。但是，頻帶以外的殘余影響可以用曲線擬合模型中的額外多項(xiàng)式而自動(dòng)補(bǔ)償。ME’scope中的模態(tài)參數(shù)估計(jì)值算法用來(lái)有效 地處理重阻尼模式，高模態(tài)密度，本地模式，重復(fù)根和多基準(zhǔn)測(cè)量集。
結(jié)構(gòu)更改、模態(tài)敏感度分析和MAC質(zhì)量、剛度和平共處阻尼更改
模態(tài)分析用來(lái)描述和進(jìn)一步理解構(gòu)件中的噪聲或振動(dòng)問(wèn)題。如果噪聲或振動(dòng)問(wèn)題來(lái)源于構(gòu)件共振的激發(fā)，那么這個(gè)結(jié)構(gòu)要么將不得不與激發(fā)源隔離，要么 做物理上的改變，以降低基振動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)構(gòu)件的物理屬性（幾何形狀、密度、彈性、邊界條件等）改變時(shí)，它的模態(tài)也將改變，當(dāng)剛度、調(diào)諧減振器或其它構(gòu)件都加 在一個(gè)構(gòu)件上時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生不同的振動(dòng)。
結(jié)構(gòu)改變用以下步驟進(jìn)行：
- 給3D結(jié)構(gòu)模型加入更改元素；
- 加入每個(gè)元素物理屬性；
- 用來(lái)更改構(gòu)件的模態(tài)選擇一個(gè)形狀表；
- 計(jì)算更改構(gòu)件的新模態(tài)。
新模態(tài)形狀可以用動(dòng)畫(huà)演示、與原構(gòu)件模態(tài)對(duì)比、或用于與FRFS（強(qiáng)迫響應(yīng)模型）合成來(lái)進(jìn)行MIMO多頻入多頻出分析，且與測(cè)量值對(duì)比。
有限元
ME’scope用標(biāo)準(zhǔn)的有限元素對(duì)構(gòu)件的模型做更改。ME’scope的元素庫(kù)包含有彈簧、剛度阻尼，以及更高級(jí)別的元素，如桿、板、三角和四邊形元素；固體元素如四面體、三棱體和磚體。每種元素都有自己的擴(kuò)展元，可以看到厚度、密度、彈性模量等。
子結(jié)構(gòu)
ME’scope允許你加入兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)件模型（下層結(jié)構(gòu)）一起放在同一個(gè)圖形中。當(dāng)把修正元素加到下層結(jié)構(gòu)中時(shí)，ME’scope將使用元素加單個(gè)下層結(jié)構(gòu)的模來(lái)計(jì)算組合下層結(jié)構(gòu)的新模。調(diào)諧質(zhì)量-彈簧-阻尼振動(dòng)吸收器也或以用下層結(jié)構(gòu)加入一個(gè)構(gòu)件中。
模態(tài)校驗(yàn)準(zhǔn)則（MAC）
MAC是一個(gè)用來(lái)對(duì)兩個(gè)形狀做數(shù)量比較的方法。假如兩個(gè)形狀相同，它們的MAC值將是1；假如不同，MAC值將小于1；假如相互垂直，MAC值將為0。ME’scope中的MAC命令展示形狀表中所有形狀的MAC值。形狀可以加入表中而不管其來(lái)源，可以用MAC值比較。
集總參數(shù)模型的模
集總參數(shù)模型包含一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量以及其它各種更改元素。在ME’scope中，你可以用圖表建立一個(gè)集總參數(shù)模型，解決振動(dòng)的模。這個(gè)模型（帶著模）可以通過(guò)下層結(jié)構(gòu)加入其它模型中，用于敏感度分析、FRF合成、MIMO分析等。
Me’Scope 軟件更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：http://vibetech.com/go.cfm/en-us/content/mescope