我们将重点讨论试验模态分析必要准备工作，以确保获取高质量的频响函数FRF数据。视频中详细说明了如何选择、摆放、固定测试结构，如何选择测试点、建立模型，如何选择传感器、选择力锤，如何、安装传感器与敲击力锤等。该教材值得新手推荐学习。

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模态试验教学视频相关字幕说明：

各位好，我是晶钻仪器公司的Walter。今天我将讨论准备模态分析的技术细节。试验模态分析是一个众多结构振动分析的重要工具。在此我们将重点讨论必要的准备以获得高质量的频率响应函数FRF数据。讨论将包括以下几个方面：测点的位置与方向，传感器选择以及测试结构的支撑。

模态测试的目的是获取基于被测结构的网格模型的频响函数。这一步至关重要，因为模态分析的成功取决于测量的频响函数信号的质量。没有高质量的频响函数无论模态参数识别算法多么先进和强大，都不可能得到可靠的模态参数。

在采集数据之前需要定义自由度。自由度是用来描述点的编号以及方向。我们使用点的概念来表示被测结构上一个测量位置。每个点都有X，Y和Z三个平动方向。通常被测结构比简单的平板要复杂。软件的建模功能通过使用组件来处理这个问题。每个组件都有自己的原点和欧拉角。这确保了每个组件能使用自己的局部坐标系来确定方向。

无论何种模态测试，传感器在获得高质量测量结果上始终扮演重要角色。常用的传感器类型是IEPE传感器。IEPE传感器的动态范围是影响FRF测量质量的一个限制因素。所以必须确保信噪比尽可能好。IEPE传感器具有正负5V的全量程电压。选择的法则是最大电压至少为0.5~1V的传感器。加速度计的灵敏度通常在500至1000mv/g之间。由于IEPE传感器有固定的测量范围，因此你的实验设备中需要有多个灵敏度的力传感器。根据不同的测试选择合适的力传感器。

这也适用于冲击力锤。最好准备有不同的灵敏度和不同重量冲击力锤。

另一个需要考虑的问题，是使用少量传感器在结构上移动还是使用足够的加速度传感器，以便在测量过程中所有传感器都能固定在结构上。这个选择通常取决于试验预算。但通常采用后一种方法来获取高质量的结果。当移动加速计时结构可能会产生一些随时间的变化，这是附加质量问题，它会严重影响我们数据的质量。还有TEDS传感器可供选择，这些是有内置芯片的IEPE传感器，因此测量系统可以读取每个传感器的单位和灵敏度。

既然我们选好了传感器，我们就要来确定测试结构的固定方式。测试之前需要确定对被测结构的支撑方式，这通常被称为测试边界条件。有两种典型的边界条件自由状态或安装状态。多数情况下会选择第一个选项，它最有可能产生良好的测试结果。当被测物体处于自由状态时，激励信号将振动能量引入并停留在测试结构中。直到结构阻尼使其自然衰减。另一方面当物体与周边环境相连时大量的激励能量会传递到周围结构中通常意味着很难获取更好的测试结果，为了尽可能好地估计结构的模态参数，测试的结构需要置在自由状态下。而对于故障分析的时候，模态分析可以在测试结构正常工作的环境中进行。

对于自由的边界条件，通常将测试结构悬挂在软弹力绳或弹簧上来实现基于测试结构的尺寸和重量，弹力绳的尺寸和刚度可以不同。悬挂的弹力绳应该足够柔软从而使六个刚体模态小于第一阶弹性模态的十分之一这对于悬挂和测试细长的物体尤为重要，通常这种结构应垂直悬挂使沿长轴转动的刚体模态变得足够低。对于水平悬挂的细长结构由于质量惯性矩较小旋转刚体模态有很大可能在较高频率出现。当使用弹力绳支撑被测结构时弹力绳不应直接接触结构，这可能会增加它的阻尼。相反，被测结构应悬挂在普通的细钢丝绳上然后连接到弹力绳。