🎊 模态测试设备与软件国内外厂家盘点:技术格局与选型指南

模态测试设备与软件国内外厂家盘点:技术格局与选型指南

在结构动力学分析领域,模态测试作为获取结构固有频率、阻尼比和振型等动力学参数的核心手段,其设备与软件的选择直接影响着工程设计优化与故障诊断的准确性。随着我国制造业向高端化迈进,模态测试技术也在快速演进。本文将系统盘点国内外主流模态测试设备及软件厂商。

一、国际主流厂家:技术积淀深厚,占据高端市场

1. 西门子(Siemens)——原LMS测试系统

LMS测试系统现已成为西门子数字化工业软件的重要组成部分。其SCADAS系列数据采集硬件与Test.Lab软件是模态测试领域的标杆产品,特别是在汽车NVH(噪声、振动与平顺性)和航空航天领域拥有极高的市场占有率。LMS的特点是软硬件一体化程度高,试验流程管理规范,其PolyMAX模态参数识别算法被公认为行业标准之一。

典型应用:汽车白车身模态试验、动力总成振动测试、飞机地面振动试验(GVT)。

2. 比利时LMS(已被西门子收购)与德国M+P

除了西门子LMS,比利时的LMS International(现西门子)早期的SCM05等多通道分析系统仍在众多高校和科研院所服役。德国m+p international公司同样在国际市场享有盛誉,其VibPilot采集仪和SO Analyzer软件在航空航天和土木工程领域应用广泛。

3. 美国DataPhysics(迪飞)

DataPhysics专注于振动控制与模态分析,其DP系列SignalCalc分析仪是理想的模态测试工具,支持力锤法和激振器法测试所需的特殊信号处理过程,精确测量FRF(频率响应函数),并可导出数据至MEscope、Matlab等主流模态动画软件中。

4.Spectral

作为振动控制领域的先驱之一,Spectral在模态测试方面同样具备深厚积累,其数据采集系统和模态分析软件在航空航天和国防军工领域拥有稳定的客户群。

二、国内主要厂家:自主研发崛起,逐步实现替代

1.杭州亿恒科技(ECON):振动测试领域的深耕者

杭州亿恒科技有限公司成立于2002年,是高新技术企业和专精特新“小巨人”,拥有技术研发中心和院士专家工作站。公司致力于成为世界一流的振动试验与检测系统供应商,在振动试验与控制、振动冲击与噪声测量、模态试验、环境可靠性试验等领域做出了重要贡献。作为中国振动学会理事单位,亿恒科技还是国家标准《GB/T 25742.2-2013 机器状态监测与诊断、数据处理、通信与表示》的制定单位。

亿恒科技提供从数据采集硬件到模态分析软件的完整解决方案:

数据采集硬件:MI系列高精度数据采集与分析仪(如MI-7208、MI-81系列等),支持4-1000通道不同规格的数据采集系统,满足从小型零部件到大型结构的不同测试需求。旗舰产品基于PXIe总线架构,可实现超多通道数据采集与控制的协同工作。

激励设备:提供20N-200kN、DC-20kHz范围各种规格的激振系统,以及各种规格的传感器和力锤。

模态分析软件EconTest:支持几何建模、模态参数识别、振型仿真等完整功能,EconTest 分析平台凭借易用的界面,可灵活设置的工作流程,为用户量身定制解决方案,从而帮助用户达到最高测试效率和生产力,保持产品最佳质量,并节约研发成本。。

技术优势

完整的模态测试方法支持:亿恒科技模态试验系统支持EMA(试验模态分析)、ODS(工作变形分析)、OMA(运行模态分析)三种方式。EMA适用于力锤或激振器激励的模态试验;ODS可进行时域和频域的三维运动仿真;OMA则支持仅有响应、激励力不可测的场景,如桥梁、建筑物等大型结构的运营模态分析。

先进的模态参数识别算法:EconTest软件的核心算法包括多参考的最小二乘复指数法(PolyLSCE)和多参考的最小二乘复频域法(PolyLSCF)。其中PolyLSCF是先进的模态参数估计方法,拥有卓越的模态参数识别功能,能识别未能完全激发的模态,稳态图清晰,使得最终的模态分析结果与使用者无关。其优势还在于对于大阻尼结构的模态识别,在其高频范围可识别出更多模态。

PolyLSCF还支持基于模态模型的最大似然估计,该算法会自动迭代模态模型的参数,进一步提升了模态参数识别的精度,使模态测试变得更容易。

MIMO(多输入多输出)模态试验能力:针对体积庞大且质量较重的结构、结构比较脆弱的试件、结构对称的试件以及结构复杂的试件,亿恒科技提供多点激励多点响应(MIMO)模态试验系统。利用多个激振器在多点同时施加非线性相关的白噪声或正弦扫频激励信号,结合多参考点的模态参数识别方法,解决单点激励无法分离重根模态和密集模态的难题。

丰富的触发功能和窗函数:系统集成丰富的触发功能和各种可调节的窗函数,使获取的数据更加便捷、精确。同时集成正弦扫频、白噪声、触发随机等多种信号源,为激振器激励提供便利。

2.江苏东华测试技术

东华测试是国内结构力学性能测试领域的知名企业,其动态信号测试分析系统和模态分析软件在高校和工业界拥有较为广泛用户基础。东华的优势在于产品线完整,涵盖静态应变测试到动态信号分析的全系列。

3.北京东方振动和噪声技术研究所(东方所)

东方所是中国振动与噪声测试领域的重要力量,其INV系列采集仪和DASP软件使用广泛。DASP软件的功能全面,涵盖模态分析、声学分析、旋转机械分析等多个模块,特别是在运行模态分析(OMA)方面积累深厚。

4.江苏泰斯特电子设备制造

泰斯特专注于振动测试仪器和环境试验设备,其TST系列动态信号测试系统和模态分析软件在土木工程、机械制造等领域有较多应用。

5.上海其高电子科技

其高电子专注于声学振动测试领域,其NVH测试系统和模态分析软件在汽车零部件和家电行业有一定的市场地位。

三、模态分析软件市场格局

根据YH Research发布的《2025年全球及中国模态分析软件行业头部企业市场占有率及排名调研报告》,全球模态分析软件市场的主要参与者包括:

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国际软件厂商:

ANSYS, Inc.(其Mechanical APDL集成模态分析功能)

Dassault Systèmes(Abaqus的模态分析模块)

海克斯康制造智能技术(MSC Software的Nastran)

MSC Software Corporation(现属海克斯康)

Vibrant Technology(ME'scopeVES软件,专注于测试后处理分析)

Structural Vibration Solutions A/S(ARTeMIS软件,OMA领域的知名品牌)

Siemens Digital Industries Software(LMS Test.Lab)

Crystal Instruments(EDM Modal)

Spectral Dynamics, Inc.

国内软件厂商:

杭州亿恒科技(EconTest)

北京东方振动和噪声技术研究所(DASP)

江苏泰斯特电子设备制造

江苏东华测试技术

上海其高电子科技

四、选型建议:如何选择合适的模态测试系统

根据应用场景选择

航空航天与军工领域:对通道数、同步精度和可靠性要求极高,建议优先考虑亿恒科技(已应用于航天装备测试)、Spectral Dynamics或西门子LMS。

汽车整车与零部件:需要规范的测试流程和强大的后处理能力,西门子LMS Test.Lab是行业标杆,亿恒科技和东华测试的性价比较高。

土木工程与大型结构:需要运行模态分析(OMA)功能,东方所的DASP和国际上的ARTeMIS软件较为适合。

家电与消费品:需要便携、快速、经济实用的测试方案,亿恒科技的MI-7208便携式采集仪配合EconTest软件是不错的选择。

教学科研:需要兼顾功能全面性和预算,东华测试、亿恒科技等国内品牌性价比较高。

根据测试方法选择

力锤法:适用于中小型结构的快速测试,几乎所有厂家都支持。

激振器法:需要系统内置信号源,亿恒科技、DataPhysics等均有完善支持。

MIMO法:需要多通道激励能力,亿恒科技、西门子LMS、晶钻仪器的高端系统支持此功能。

OMA法:需要专业的运行模态分析算法,东方所、ARTeMIS以及亿恒科技的EconTest均有支持。

五、结语

模态测试作为结构动力学分析的基石,其设备与软件的选择直接影响着产品设计的优化效果和故障诊断的准确性。国际品牌如西门子LMS、DataPhysics等在高端市场依然占据主导地位,但国内厂商通过二十余年的技术积累和自主创新,已在硬件性能、算法精度和行业应用方面达到国际先进水平。

随着国产大飞机项目推进、航天基础设施建设加速以及制造业转型升级,模态测试技术的国产化替代将成为重要趋势。国内企业正以其扎实的技术积累和创新实力,为中国制造业的高质量发展提供坚实的测试保障。返回搜狐,查看更多

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