Идентификация модального окружения , также известная как операционный модальный анализ ( OMA ), направлена на определение модальных свойств конструкции на основе данных о вибрации, собранных, когда конструкция находится в рабочих условиях, т. е. при отсутствии начального возбуждения или известного искусственного возбуждения. Модальные свойства конструкции включают, прежде всего, собственные частоты , коэффициенты затухания и формы колебаний . В окружающей вибрациипроверить структуру субъекта можно при различных источниках возбуждения, которые не измеряются, но считаются «широкополосными случайными». Последнее является понятием, которое необходимо применять при разработке метода идентификации окружающей среды. Конкретные предположения варьируются от одного метода к другому. Однако, независимо от используемого метода, правильная модальная идентификация требует, чтобы спектральные характеристики измеренного отклика отражали свойства мод, а не свойства возбуждения.
Экономичность внедрения является одним из основных преимуществ испытаний на вибрацию окружающей среды, поскольку необходимо измерять только (выходную) вибрацию конструкции. Это особенно привлекательно для строительных конструкций (например, зданий, мостов), где проведение испытаний на свободную вибрацию или вынужденную вибрацию (с известным вводом) может быть дорогостоящим или разрушительным.
Методы OMA можно в целом классифицировать по двум аспектам: 1) частотная или временная область и 2) байесовские или небайесовские. Небайесовские методы были разработаны раньше, чем байесовские. Они используют некоторые статистические оценки с известными теоретическими свойствами для идентификации, например, корреляционную функцию или спектральную плотность измеряемых вибраций. Общие небайесовские методы включают стохастическую идентификацию подпространства [2] (временная область) и декомпозицию в частотной области [3] (частотная область). Байесовские методы были разработаны во временной области [4] и частотной области. [5][6] [7]
Цель операционного модального анализа состоит в том, чтобы выделить резонансные частоты, демпфирование и/или рабочие формы (немасштабированные формы мод) конструкции. Этот метод иногда называют модальным анализом только на выходе, потому что измеряется только отклик конструкции. Структуру можно возбуждать, используя естественные рабочие условия, или к конструкции можно применять какие-либо другие возбуждения; [8] однако, пока рабочие формы не масштабируются на основе приложенной силы, это называется рабочим модальным анализом (например, рабочие формы лопасти ветровой турбины, возбуждаемой вибратором, измеряются с помощью рабочего модального анализа [9] ) . Этот метод был использован для извлечения режимов работы висящего вертолета. [10]
Два термина, операционный модальный анализ и операционная форма отклонения, очень похожи, но относятся к двум разным подходам к анализу. В обоих случаях в качестве входных данных используются данные о вибрации окружающей среды, но в случае рабочих форм отклонения создается форма, соответствующая общему отклику на вибрацию. Он основан только на амплитуде вибрации, не предпринимается никаких попыток извлечь форму моды и невозможно получить количественную оценку модового демпфирования. В то время как оперативный модальный анализ, когда выполняются основные допущения, дает представление о характеристике системы в ее рабочей среде, рабочая форма отклонения просто извлекает реакцию системы на текущие приложенные нагрузки. [11]