ME’Scope   模态分析软件

什么是ME'scope？

ME'scopeVES（可视化工程系列）作为基于测试处理和分析的软件包，可使你很容易观察和分析机械和结构的多种噪声和振动问题的根源。

ME'scopeVES可通过多种数据采集器如主流的DataPhysics公司的ABACUS（DP730）、QUATTRO(DP240)硬件采集振动数据，或者将多通道振动数据或声场数据输入到软件中，进行运转振形分析、模态分析、声场分析或振动和噪声综合分析等。通过慢速运动的方式模拟一结构的空间响应，可以很容易地观察这一结构的总体运动情况以及各部件之间的运动关系，从而轻松识别振动过大的位置以及是否有松动或已破坏的部件等。

通过交互式扫描模拟，可以使光标定位于不同的历史时刻，模拟结构振型，并观查其响应：是否是正弦、随机、瞬时、线性、非线性、静态或非静态。通过交互式定点模拟，可以使光标定位于某一特定的时间或频率，静态或者模拟显示变形量。

ME'scopeVES还拥有专门的模态参数，用于对实验性模态分析结果进行评估；同时还有先进的分析和预测结构动态特性的工具。

ME'scopeVES具有高级建模能力，从而可以利用实验数据或者分析数据来观查结构或机器修正后的动态响应效果。

ME'scopeVES应用领域

航空航天结构分析

铝生产企业

汽车结构

汽车比赛

建筑和桥梁

化工过程工业

电子行业

家用电器

水处理

制药设备

军车和武器

纸厂

电力

泵站

半导体制造业

运动器械

钢铁

采集或导入测量数据

ME'scopeVES可以直接采集数据，或者从大多数多通道数据采集系统、分析仪、记录仪及数采器的数据文件中导入数据。ME'scopeVES有数据采集窗口（选件），可以从采集系统直接采集多通道时域波形数据，然后对信号进行多种数学处理，如窗函数、频谱平均、自功率谱/互功率谱，频响函数（FRF）/相干分析等。数据采集功能窗口会指导你利用三维测试模型进行测量的设置和采集。在标准配置中，ME'scopeVES具有对多种流行的多通道采集系统的文件翻译能力，即可以成功地导入这些文件中所含的数据，文件格式包括：ASCII、MATLAB、DADiSP、微软的WAV格式、通用文件格式（UFF）等。

交互式三维建模

要进行动态模拟显示，就必须创建或者导入某结构的三维模型或表面。VisualODS具有多种建模工具来帮助你创建三维模型。你可以用拖拉的方式在屏幕上绘出模型，也可以通过编辑属性表的方式修改现有的图形，还可以使用剪切、复制、粘贴等命令组织模型。

四视图（主/后视图，俯/顶视图，左/右视图，用户可控的三维视图）

曲面处理：去掉隐藏线，用虚线表示隐藏线，色彩填充，振形等直线，并可以用不同颜色对应不同的形变等。

绘图助手可以利用直角坐标、柱坐标及球坐标快速构建维模型。包括尺寸、节点数、布置、旋转、拉伸，以及利用软件预定义或用户自定义的子结构等。

交互式的绘图工具，快速创建结构：如在屏幕上选择并拖放实体、大小调整、旋转、拉伸等。

可视工作变形VisualODS

运转振形

运转振形是用一种最简单的方法来显示机器或结构在运转过程中的形变情况，可以是某一固定频率下的形变，也可以是某一时刻的形变情况。ODS反映的是整个机器或结构的动态响应，无论激励是来自于外部、内部或者是共振。

基于时间的ODS

利用可视化的ODS功能，你可以按采集数据的先后次序显示ODS的变化趋势：在观查过程中，可以停止模拟显示，返回到你感兴趣的时刻，再重新慢速播放，这样以来，就很容易看清机器实际运转时所产生的形变情况。通过这种模拟显示，可以观查机器的起动、停车及其它的瞬态行为。

基于频率的ODS

在ODS显示窗口中，只要简单地将光标移动至你感兴趣的频率处，ODS就会动态显示出结构体在该频率处的运动情况。该特殊的功能可以使你直接通过实验数据观查形变情况，而不需要曲线拟合或任何其它的数据处理。

共振和模态振形

振动的模态是用来识别机器或结构是否产生共振的共振和模态振形。振动的模态是用来识别机器或结构是否产生共振的一种有效方法。如果结构在共振频率或接近共振频率振动，那么它的动态响应将主要由与共振相关的模态振形所控制。而通过观察ODS动态模拟，就会很容易确定机器或结构是否处于共振状态。

工程振形

ODS还可以模拟显示从任意空间位置采集的工程数据。压力和温度值可以映射到结构的表面，不同类型应变片的应变数据也可以进行ODS显示。

信号处理选项

快速傅立叶变换（FFT）

使用同步FFT变换及反变换命令可以快速完成测量数据

块的变换，从而使你能方便地观察时域或频域下的振形。

素因子FFT运算方法可以处理任意数量的数据，而不是仅仅

能处理2的指数个数据，这样就降低了对数据源的要求，更

方便数据的处理及分析。

积分和微分

振动数据可以通过很多传感器进行测量，如加速度传感器、电涡流传感器、激光及光电传感器等。但机器或结构实际上到底形变或移动多大还是要用振动位移来描述。

利用积分和微分功能，就可以将来自于加速度或速度传感

器的时域波形或频谱转换成位移，也可以从位移转换成速度或加速度。

模态分析

模态参数评估

模态参数评估是用来定义一结构的模态。每种模态是按特定的固有频率、阻尼值、模态振形来定义的。基于实验的模态参数评估是靠对一组频响测量进行曲线拟合而实现的。模态分析选项包括SDOF（单模态），MDOF（多模态），全局曲线拟合方法评估模态参数。

模态指示函数

进行曲线拟合时，首先应确定在某频段范围内存在几种模态。该选项包含峰值计数器功能，它能够计算出超过限定值的共振峰值的个数。模态峰值是根据所有测量的平方和或一组频响测量结果的平方和计算的。

ME’scope具有模态峰值指示函数，模态指示函数，复模态指示函数（CMIF），多元变量模态指数函数（MMIF）。

模态参数识别方法

具有SDOF和MDOF中各种成熟的模态分析方法：最小二乘复指数法、Z-多项式法、多项式正交分解法、特征系统实现法（ERA）等等。

工作模态

在无法依靠人为的对试件进行激励时，则可以采用试件在工作情况下或者处于自激励状态下，通过测量各个测点的响应函数，通过计算处理，得到试件和工作情况下的模态参数。

稳定图

从高模态密度的FRF数据中进行精确的模态频率和阻尼评估时，稳定图是非常有用的。稳定图显示模型某一尺寸范围内的频率和阻尼的评估，从**阶模态到最高阶模态。所有的解决方案都显示在模态指示图上，用于与共振峰值的比较。在稳定图上，稳定参数评估是按照用户指定的允差范围用颜色的变化来表示，用户可以直接从稳定图上选取。

模态置信准则（MAC）

模态置信准则是从数字上对两种不同的振形进行估计。如果MAC值等于1时则认为两种振形是相同的，如果MAC值大于0.9，则两种振形是相似的，如果MAC值小于0.9，则两种振形是不同的。在软件中，MAC值可按表格的方式显示，也可按三维棒图的方式显示。

平板模态试验（移动力锤法：一把力锤，一个单轴加速度传感器，一个DP数据采集分析仪）

采集数据步骤：

1.实物平板划分为30个敲击点

2.安装响应加速度传感器在1点（也可以在别的点）

3.连接力锤信号到DP分析仪通道1 ，并配置好灵敏度，

通道标号设置为1，方向为Z（标号定义平板位置）

4.连接加速度传感器到DP分析仪通道2 ，并配置好灵敏度，

通道标号设置为1，方向为Z

5.使用分析仪传递函数测量模块，设置为触发捕抓模式，

配置力/指数窗，分析上限，平均方式等

6.使用力锤敲击1点（使用平均方式，可多次敲击）

系统自动生成1Z:1Z的FRF传递函数，保存数据

7.修改通道1标号为2（力锤通道标记为2）

8.使用力锤敲击2点（使用平均方式，可多次敲击）

系统自动生成2Z:1Z的FRF传递函数，保存数据

9.重复7,8步骤，依次敲击完剩下的28个点，最终生成

1Z:1Z, 2Z:1Z, 3Z:1Z, 4Z:1Z,… 30Z:1Z   FRF传递函数

（每个点敲击生成一个敲击点对传感器测量点的FRF数据，30个点敲击生成30条FRF曲线）

10.生成的30条FRF数据，导出为Me Scope格式

（DP分析仪与Me Scope模态软件互相兼容，DP软件导出支持MeScope格式，Mescope内嵌DP分析仪采集界面）

Me’Socpe操作步骤：

11.使用Me Scope软件构建一个与实物尺寸一致，由30个节点构成的平板结构，30个节点顺序与实物测量顺序尽量一致（不一致后续工作较麻烦）

12.Me Scope导入DP分析仪测量的的实物30条FRF数据

13.Me Scope由30条FRF数据，自动拟合计算，计算出各阶模态共振频率，阻尼，模态振型等信息

14. 导入的30条FRF数据与Mescope模型结构节点关联

（30个节点，每个节点分配一条FRF曲线，包括分配曲线测量方向X,Y,Z。计算模态共振频率时不需要关联测量数据与结构节点，但查看振型动画时，必须关联）

15.关联测量FRF曲线与Mecsope模型节点后，即可查看振型动画.

（鼠标移动FRF曲线频率点，查看不同频率点的振型动画）

*力锤法模态测量支持移动力锤，传感器测量点固定，或者固定力锤敲击点，点移动传感器测量点(EMA)。

*支持力锤模态激振，也支持激振器模态激振

*支持一个激振点，多个测量响应点（如使用三轴传感器代替单轴传感器，多参考模式）

*支持多个激振点，多个测量响应点（ MIMO ）

*支持无激振点，自然激振，多响应测量（工作变形OMA,ODS,ODS FRF ）

ODS(Operating Deflection Shape) Analysis

EMA（Operating Modal Analysis）

OMA(Operating Modal Analysis）

MIMO (Multi-Input Multi-Output) Modeling & Simulation

Mode Shape Animation

软件功能选项：VES-XXXX

VES-1000 Local Language Text 本地语言包

VES-2000 Rotating Machine Animation 旋转机械动画

VES-3000 Signal Processing信号处理选项

VES-3500 MIMO Modeling & SimulationMIMO建模和仿真选项

VES-4000 Modal Analysis基本模态分析选项

VES-4500 Multi-Reference Modal Analysis多参考模态分析选项

VES-4700 Operating Modal Analysis工作模态选项

VES-5000 Structural Dynamics Modifications结构动力学修改选项

VES-6000 Acoustics声学分析选项

VES-8000 Finite Element Analysis有限元选项

VES-9000 Finite Element Model Updating模态更新选项

VES-706 Data Physics Data Acquisition 美国迪飞嵌入采集软件

VES-7620 Multiple Shaker Signal Output 多激振器信号源

软件包：VT-（包含若干个功能选项）

常用软件包：

VT-620

VT-620 Visual ODS™

可视ODS，是ME’scopeVES软件包的基本模块。

交互式3D结构建模

1. 绘图助手更有效地提高建模效率，内建3D模型可供调用

2. 模型尺寸，形状，位置，坐标系等都可直观地更改

3. 4视角同时显示（X，Y，Z，自定义）

4. 放大缩小，旋转等操作简单明了

5. 可剪切，复制，粘贴绘图对象

6. 点坐标信息可直接从表格中复制获得

7. 2D模型可以从数码照片中描绘

8. 每个3D模型部件都可以定义不同的坐标系以匹配测量坐标系

9. 模型可以从其他软件中导入，如UFF，AutoCAD，有限元软件

10. 模型尺寸没有限制

时域和频域测量数据导入

1. 数据可以从通用的采集仪，记录仪中导入

2. 支持大多数数据格式

3. 导入的数据没有大小和数量限制

4. 数据可以显示为实部，虚部，幅值，相位，Bode，Nyquist，Orbit等形式

5. 多组数据可以组成重叠图，瀑布图，色彩图

6. 多种光标可选

7. 图表可以保存为常用图片格式

振型数据

1. 为阶次相关的ODS动画导入峰值和相位数据

2. 导入有限元模型的模态振型

ODS动画

1. 通过调节光标来实现交互式扫描，驻留或静态动画显示

2. 自动将没有数据的模型点关联到相近的数据点

3. 不同信号源之间的动画比较

4. 多种动画显示方式，变形，箭头，轮廓，色彩

5. 动画轨迹图显示

6. 隐藏线显示（虚线或隐藏）

7. 模型表面着色

8. 生成AVI动画视频

VT-420

VT-420 Visual ODS Pro™

在VT-620可视ODS功能基础上添加VES-3000信号处理选项。

增加的功能：

1. FFT和IFFT功能

2. 时/频信号的积分和微分变换

3. 波形剪切，拷贝和粘贴

4. 带阻/带通窗去除不必要的数据

5. 指数窗去除噪声或使波峰更尖锐

6. 全局/带选能量，平均能量计算

7. 自/互谱，PSDs，ODS FRFs计算

8. 阶次跟踪ODS显示

VT-570

VT-570 Visual Modal™

模态分析模块VT-570 Visual Modal

在VT-420可视ODS功能基础上添加VES-4000选项，

能够从实验数据中识别出频率，阻尼和振型。

特点：

1. SDOF Co-Quad & Peak 曲线拟合方法

2. MDOF 多项式曲线拟合方法，对超频段进行补偿。

3. 局部和全局曲线拟合

4. 快速拟合命令，拟合一步到位

5. 对选取的测量数据段进行交互曲线拟合

6. 模态指示函数可用于共振峰个数计数

7. 在模态指示图形上重叠显示估计的频率和阻尼

8. 使用模态参数进行频响函数合成

9. 所有曲线拟合函数和模态参数与各数据块一起存储

10. 模态参数以UFF 格式输入输出

VT-550

VT-550 Visual Modal Pro™

该模块在VT570模态分析模块的基础上增加了VES-3500MIMO建模与仿真，VES-4500多参考模态分析选项。

高级模态分析提供了更多的高级曲线拟合方法，能够更精确地区分出重模态或相近模态。它还包含了高级信号处理功能比如MIMO分析，能够从采集的原始数据中计算获得多参考FRFs。

特点：

1. MDOF Z-多项式曲线拟合

2. MDOF 复指数曲线拟合

3. MDOF Alias Free Polynomial（AF Poly）曲线拟合

4. 多参考曲线拟合

5. 稳定性图解。在一定曲线拟合范围内显示频率和阻尼

6. 复模态式指示函数（CMIF）

7. 多模态指示函数（MMIF）

8. 模态置信标准（MAC），数字形态比较

9. 采用MIMO FRF 矩阵计算结构响应，频响函数或激振力

VT-540 & VT-560

VT-540 Visual SDM & VT-560 Visual SDM Pro

结构动力学修改软件包

VT-540在VT-570模态分析软件包基础上增加了VES-5000结构动力学修改选项。

VT-560在VT550高级模态分析软件包基础上增加了VES-5000结构动力学修改选项。

利用模态分析可以找到机械或结构的问题，当进一步想要解决问题时就需要用更多分析手段。结构动力学修改软件包有助于解决结构共振问题，能够找到结构修改与动力学变化之间的关系，有效地帮助用户优化结构设计。

VT-910（新版本VT-550升级为VT-910）

VT-910 Visual OMA

工作模态分析软件包VT-910 Visual OMA

VT-910在VT-550软件包基础上增加了VES-4700工作模态选项。适用于无法测量获得激励信号或只有响应信号情况下的模态分析。通过分析特殊处理的互谱或者ODS FRFs来进行模态识别。

扩展阅读

1.模态试验中以倾斜角度进行激励是否可行？‍

2.激振器方法与力锤方法有什么区别？

3.OMA工作变形与模态振型有什么区别？‍

4.模态分析简介与实例‍

5.模态试验中该如何确定测点数目？‍

6.多参考点模态试验，参考点锤击技术(MRIT)‍

7.模态试验中需要多少测点？‍

8.力锤法在模态试验中，X，Y，Z三个方向上都需要有参考点吗？‍

9.力锤法模态测试-移动力锤法与移动传感器法有什么区别？

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