در سال های اخیر، روش جدیدی در کاربرد آنالیز مودال ظهور
کرده است. این روش operational modal
analysis نامیده می شود. به نظر می رسد صنعت در این خصوص بر روی لبه دوران
جدیدی ایستاده است، که به کاربردهای جدید به منظور فعالیت های حرفه ای در حوزه صوت
و ارتعاشات می پردازد.
آنالیز مودال همانگونه که در فصل پیش نیز اشاره شد به طور
وسیعی کاربرد دارد. آنالیز مودال سنتی EMA از ورودی (تحریک) و خروجی (پاسخ) به منظور تخمین پارامترهای مودال
استفاده می کند. این پارامترها شامل، فرکانس های مودال، نسبت های دمپینگ، شکل
مودها و فاکتورهای مشارکت پذیری مودال می باشند. در هر حال آنالیز مودال سنتی برخی
محدویت هایی دارد :
- در آنالیز مودال سنتی EMA معمولا از تحریک مصنوعی به منظور
اندازه گیری توابع پاسخ فرکانسی (FRFs)
یا توابع پاسخ ضربه (IRFs)
استفاده می شود. بسیار مشکل یا حتی غیر ممکن می باشد که این توابع را در فضای تست
یا در سازه های بزرگ محاسبه نمود.
- آنالیز مودال سنتی به محیط آزمایشگاه محدود می شود. در هر
حال در بسیاری از کاربردهای صنعتی، شرایط عملی واقعی به وضوح متفاوت از شرایطی است
که در آزمایشگاه وجود دارد.
- اغلب در آزمایشگاه یک ترکیب به جای سیستم کامل تست می شود، و شرایط مرزی می بایست به شکل قابل قبولی شبیه سازی شود.
- سختي تحريک سازه هاي بزرگ ، بويژه درسازه هاي مهندسي عمران مانند پل و ساختمانها.
- غيرخطي بودن بسياري از سيستمها و سختي ايجاد تحريک چنين سيتمهايي.
OMA نام تکنیکی است برای انجام آنالیز
مودال روی داده های محیطی، جایی که سازه را به صورت مصنوعی تحریک نمی کنیم، بلکه
اجازه می دهیم بارهای طبیعی سازه را تحریک کنند. به همین دلیل نام های جدید برای
این حوزه از آنالیز مودال در حال پدیدار شدن هستند. نام هایی مانند، آنالیز مودال
محیطی (ambient modal analysis)
، آنالیز مودال ورودی طبیعی (natural
input modal analysis) و همچنین نام معمول تنها خروجی (output-only modal analysis). به خاطر غلط اندازی که ظاهرا در
نام آخر وجود دارد، در سال های اخیر تلاش می شود از نام تنها خروجی استفاده نشود.
زیرا ممکن است این برداشت را ایجاد کند که
در این نوع آنالیز ورودی نداریم، که برداشت غلطی است. در واقع، ورودی های طبیعی و
ذاتی در سیگنال های خروجی وجود دارند، اما به نحوی که در آنالیز مودال سنتی EMA این ورودی ها روشن هستند، در این
تکنیک ها روشن نیستند.
در روزهای نخستین که محققین کار خود را در حوزه آنالیز
مودال آغاز کردند، ایده OMA و
اینکه چگونه می توان در مواردی که ورودی ها دقیقا شناخته شده نیستند، اطلاعات
مودال را به دست آورد، در کلیه تفکرات وجود داشت. محققان از این مسئله آگاهی
یافتند و بسیاری از مقالات قدیمی با این نمونه ها سرو کار داشتند. بحث ها در خصوص
ورودی ها شروع شد و این نتیجه حاصل شد که با دانستن ورودی ها دیگر نیاز به تخمین
آنها نیست. در ادامه محققان در مورد SISO، SIMO و MIMO ( یک ورودی یک خروجی، یک ورودی چند
خروجی و چند ورودی چند خروجی) بحث کردند. در این فرآیند OMA به جز در موارد اندکی که با سازه های
بزرگ سرو کار داشتند، مورد فراموشی واقع شد. از آغاز دهه 1970 تا اواخر دهه 1990
برخی پیشرفت ها در زمینه OMA
اتفاق افتاد، اما در کاربرد با شکست مواجه شد. اما اینکه دلیل این شکست چه بود،
شاید به این دلیل که صنعت دچار فقدان تجهیزات قابل قبول بود.
در حوالی سال 2000 میلادی شرکت های نرم افزاری مختلف شروع
به توسعه ابزارهای مختلف برای OMA
کردند و کم کم به نقطه ای رسید که اکنون OMA به یک تکنولوژی قابل قبول تبدیل شده است. اکنون کنفرانس های
فراوانی وجود دارند که منحصرا به این موضوع پرداخته اند و نرم افزارهای گوناگونی
در این زمینه وجود دارد.
در اوایل دهه 1990 آنالیز مودال عملیاتی operational modal analysis در مهندسی عمران در کاربردهایی مانند اسکله های دریایی، ساختمان ها، برج ها، پل ها و... به شکل وسیعی مورد توجه قرار گرفت. OMA برای مهندسین مکانیک و هوافضا نیز بسیار جذاب است.
مهندس ملک جعفریان