• 用彈性繩垂直懸掛是一種常用的方法。在這種情況下，無論何種構件都存在六個剛體模態，頻率都接近于零。實際上不可能提供真正自由的支承條件，當結構剛體模態的頻率小于第1 階彎曲振動模態的10％-20％時，就認為是允許的自由支承。這時剛體模態不會對彎曲模態產生影響。

• 將結構物固定在地面上，則應保證聯接剛性為無窮大。但地基本身以及地基與試件的聯接都不可能絕對剛性。如果仿照機器或建筑物實際安裝條件，結構經過拆卸并重新安裝后可以得到重復性好的結果，則認為聯接是合格的。

應該注意到，這兩種支承方法所獲得的模態參數是不同的。因為結構的邊界條件不同，究竟采用何種支承方式還與模態試驗的目的有關。如果感興趣的是建立機器或部件的數學模型并與有限元計算對比，則應自由懸掛為宜；如果著眼于研究機器的共振頻率及隔振減振，則應該盡可能模擬機器的實際安裝狀況。嚴格說來，在這種情況下所得到的模態參數是機器包括基礎在內的系統的模態參數。

• 穩態隨機激勵，采用穩態隨機激勵必須使用激振器。根據結構大小，即所需激振力大小及頻率范圍，分別使用機械式、液壓式、電磁式或電動式，后者是最常用的。激振動固有頻率應高于被測結構的分析頻率。在柔性桿與結構之間串聯力傳感器。在隨機信號發生器、功率放大器、激振器、柔性桿幾個環節上，信號都有衰減與相移，不能用信號發生器的輸出電壓作為力信號而必須將與結構上相聯的力傳感器作為力信號。理論上白噪聲激勵能獲得結構的全部模態；物理上卻得不到實際的白噪聲信號，且施力及測量的各個機電環節上都有濾波作用，因此寬帶激勵必須選擇合適的中心頻率及帶寬，以保證在頻段內力信號有平直的自功率譜并有足夠的能量激發此頻段內結構的全部模態。

• 脈沖激勵，的數學原理是脈沖函數（δ函數）具有與白噪聲相同的平直頻譜，而它的近似實現卻比穩態隨機簡易得多，因此得到廣泛的應用。脈沖激勵還有兩個突出的優點：它具有一定的重復性，不需進行許多次平均（一般3~ 4次就夠了，而穩態隨機則需要多達幾十次平均）；在一個FFT塊內，力和響應信號都已基本衰減，非整周期函數在幅值上的精度較差。對于大型結構，錘擊也難以激發出整體模態。

由于激振器安裝困難，用穩態激勵總是測量傳遞函數矩陣的一列，即通過移動測量點得到。錘擊法通常移動施力點的位置、固定加速度計測振點位置，即測量傳遞函數的一行。

根據動力互易原理，這兩種測量所得到的結果應該相同。然而，有時在某些位置或某些方向上敲擊結構可能是比較困難的。在這種情況下，也可以固定敲擊位置和敲擊方向，移動三向傳感器測量響應。

采用沖擊方法進行機械導納測量還必須考慮如下幾個限制：

采用沖擊激勵時，使響應信號達到一定幅值所需能量是在一段很短（與分析時間周期相比）的時間內輸入到結構上的，與正弦和隨機激振相比，沖擊脈沖力必須要大得多，因而非線性的影響也就增加了。

對一個非線性明顯的系統測量，保持激勵力的水平不變是非常重要的。在這方面，正弦激勵技術更好，如果用一個手錘來進行沖擊激勵，則每次沖擊力的幅值可能變化很大，因此，這種測量方法對于非線性系統來說其重復性是比較差的。

一個不可忽略的噪聲問題是由于力信號歷程比總的記錄長度短，這種情況會引起儀器電噪聲和由于機械原因誘發的背景噪聲，這些背景信號的均方值與輸入力信號的均方值相比是不可忽略的。這種噪聲可以用加窗方法來降低。

由于沖擊的固有特性，它的頻譜從直流擴展到某一個上限頻率。由于不能限定激勵頻帶，從而限制了用“細化”分析改進沖擊測量的頻率分辨率的效果。而且進一步增加了對測量系統動態范圍的要求，它還增加了在測量系統中由于高幅值的帶外信號引起的無法檢查的過載（ “削波” ）的危險。

對于阻尼特別小的結構來說，又會產生另外一個問題。因為這樣的結構的頻率響應函數呈現出很尖的共振峰，這需要高分辨率的細化測量以獲得精確的共振峰的位置，利用指數衰減窗給數據加上一個已知的衰減可以有助于解決這一問題。

uTekL 采用如下量綱系：

• 力：牛頓（即千克米／秒² ）

• 加速度：米/秒²

• 速度：米/秒

• 位移：米

• 加速度導納：1/千克

• 速度導納：秒/千克

• 位移導納：秒²/千克

參數擬合所得到的未歸一殘數量綱與所使用的測量傳感器有關，通常為加速度導納的量綱。

為了得到正確的導納測量，必須正確設置傳感器與前置放大器的靈敏度。通常采用加速度計測量振動響應。將前置放大器上靈敏度設置成與加速度計出廠標定的靈敏度一致。例如一只國產YJ系列壓電式加速度計YE14117參考靈敏度為1.12pc/g，采用B＆K2635前置放大器，將它的靈敏度旋紐設置為0.112Pc/m/s² （即1.12Pc/g）則每一個加速度單位m/s²的輸出電壓為該儀器mv/Unit out 所指旋紐所指數值，它也就是uTekL所要求的校正因子（每一工程單位輸出的毫伏數）。

上述過程表明測量已按照量綱要求進行了正確設置，但還沒有進行可靠的標定，因為它假定出廠傳感器以及前置放大器的靈敏度是正確的。

最簡單的標定方法是比較法，采用標準加速度計以及與之配套的電荷放大器作為依據，這種方法簡單易行，能具有2%以內的精度。對于模態分析，感興趣的是獲得可靠的導納數據，可以用一種簡易的系統標定法同時標定加速度計及力傳感器。用一個已知質量塊代替試驗對象，而保持與真實試驗完全一樣的儀器布置及接線。質量塊的加速度導納等于1/m（m為質量）。對質量塊激振，將力傳感器與安裝在質量塊上的加速度計的輸出信號分別經前置放大后通入雙通道FFT分析儀 (uTekL)，其傳遞函數的虛部是零，實部是一個常數1/m。這種系統標定方法雖然精度也難保證很高，但可以直觀地檢驗試驗設計的正確與否。因為在實際操作中，校正因子送錯了數量級的情況是常常發生。

還需注意力傳感與加速度計的安置方向，以保證機械導納不要相差一個負號。因為不同的力傳感與前置放大器的組合，產生的力脈沖可能是正也可能是負脈沖。在觸發采集前先用示波功能檢查力信號的正負。然后用質量塊進行校正試驗，應保證其導納是接近于一個正常數1/m。

錘擊法能量小，信噪比低。在FFT 數據塊（一般N=1024）中，只有幾個點是力信號其余全部是噪聲，噪聲的能量與力信號的相當。

我們希望力信號的時間序列，在脈沖過后維持為零，而在脈沖存在時所加時間窗對力信號不產生畸變，窄矩形窗可以滿足這個要求。因此，力窗采用窄的矩形窗。錘擊響應信號可表示為兩部分之和，即

x(t)是振動響應，它以負指數規律衰減。可用下式表示：

其中，m為階數；σk為各階阻尼；AK為各階初位移。

n(t)噪聲，在一個FFT塊上均勻分布。錘擊振動的響應信號是指數衰減信號，對于阻尼較大的系統，衰減很快，信號很快被噪聲淹沒。因此在FFT塊的前端信號大、信噪比大；在FFT塊的末端信號小，信噪比小。為了提高信噪比，采用負指數窗計權是一個有效的方法。若在一個FFT塊長度上乘以負指數窗

則對FFT的前端有用信號影響甚小，而對FFT塊末端的噪聲電平則大大抑制，從而提高了較大阻尼情況下的分析的信噪比。

負指數窗的另一個作用是增加了系統的阻尼，采用負指數窗后模態分析得到的阻尼比應是σk+α0，這對小阻尼結構的分析帶來了好處，使得在半功率帶寬內取得的頻率點增多，但對相鄰模態耦合嚴重時，增加阻尼加劇了這種耦合，因此并非加負指數窗對分析都有好處，如果脈沖信號較強，噪聲抑制較好，響應在一個 FFT塊內已經衰減得很小時，則力和響應可以不加窗，其效果比加窗好。

負指數窗對小阻尼結構還有減小截斷誤差的作用。在一個FFT塊的末端如果響應已經衰減到最大值1%，則截斷非整周期引起的能量泄漏已經很小。一種方便的檢查方法是檢驗在記錄中，點處響應信號峰值是不是響應最大峰值的10%。