环境激励下大楼工作模态分析案例

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实验目的

客户想给木结构的大楼整体和楼板做模态分析，了解大楼结构的动力特性，对其进行健康检测和损伤识别，确保高楼的安全。考虑无法直接对高层建筑进行激励，采用环境激励下工作模态分析（OMA）。楼板使用力锤激励，进行锤击法模态测试。

所用仪器及软件

硬件： Spider-80X  8通道多通道动态信号采集仪
软件： EDM-Modal 模态分析软件

试验过程


1、大楼工作模态分析测试
客户测试大楼的模态分析结果，见下图



一个楼层的传感器布置图，见下图



A1 和A2加速度计固定在一个楼层，比如5楼，而A3 到A8会从6楼移动测量到2楼。我们测试的大楼是2层楼房，由此测试点安排在2楼，和上面的布置一致。
下图是测试的CPS，和模态分析结果。


由于当时的环境激励很小，测试的数据信噪比不高，模态数据只是有个好的趋势。用户之前用其他系统进行同样的测试，我们的测试结果和其相当，所以他们接受了此结果。


2、楼板锤击法模态测试对二楼的一块楼板进行锤击法测试，通过力锤激励完成，下面是试验结果。




试验结果

客户之前也用其他模态分析软件运行过同样的模态测试，用户的评价是我们的测试数据，FRF信号噪声明显要小，另外EDM-Modal模态软件也更易用。

试验小知识

工作模态分析OMA目的是测试到无激励条件下试件的模态，晶钻仪器的OMA使用测量的CPS计算模态，CPS的测量至少分两步运行，运行前指定一个或两个通道作用激励通道，第一次运行时得到激励通道的CPS标量（Scaling），后面每次运行的CPS会考虑此标量的影响。

SSI是晶钻仪器专门针对OMA增加的辨识算法，上述试验中就采用的该算法。除此之外也可使用Time Domain和Poly-X算法。

晶钻仪器的Spider-80X是一个可自由扩展的多通道数据采集模块，多模块可以使用以太网连接方式并实时同步采集，在物理距离上可以与PC机离开较远，这种分布式的结构方式大大减少了噪声和系统中的电子干扰，更可以组成一个高达512通道的采集系统。支持POE供电技术。


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美国晶钻仪器公司是一家测试仪器、数字信号处理技术的高科技公司，为全球范围内客户提供振动测试、信号分析、模态分析、三综合环境测试方案，代表产品有CoCo80X、Spider80X/80Xi、Spider81、Spider20、模态分析软件等，以便携式、易用性、安全性、高质量、高精度、高性能为特点。客户包括波音、NASA、欧洲航天局、美国福特、通用、IBM、思科、戴尔等上百家著名公司。

杭州锐达数字技术有限公司是美国晶钻仪器公司中国总代理，是机械状态监测、振动噪声测试、动态信号分析、动态数据采集、动态测量等领域的供应商，提供手持一体化动态信号分析系统、多通道网络化动态数据采集系统、分布式振动控制系统和远程振动测试系统等。

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