测量结构运动自由度的重要性及限制

结构运动时，用以完全确定结构在空间上的运动位置所需的最少独立坐标个数，称为自由度。例如，描述可在空间任意运动的一个质点的位置需3个独立坐标，则其自由度为3，若限制质点在某曲面或某曲线上运动，则其自由度减为2或1。又如自由运动的刚体有6个自由度，即3个平动自由度和3个转动自由度。三个平动自由度确定质量中心的位置，三个转动自由度确定刚体的方位。

任意连续结构都可认为有无限多个自由度，但是测量时只能测量有限自由度。这些能够测量的自由度数受某些实际条件的限制，如转动自由度测量极其困难、有限的频率范围、测试系统（如传感器、信号调理仪和数据采集仪）动态范围有限也限制了可测的模态阶数。

测量的自由度数等于物理测点数乘以每个物理测点的测量自由度，例如，100个物理测点，每个测点测量自由度为1，则总测量自由度为100，若每个测点的测量自由度为x、y、z方向，那么结构总的测量自由度为300。(www.xing528.com)

由于每个测点都可以测量三个方向，在测试时，如何确定测量的方向呢？相对而言，当结构某一个方向的尺寸远大于或小于其他两个方向时，只测量一个方向即可，如杆系轴向尺寸远大于其他两个方向，平板结构厚度方向远小于其他两个方向。但是若截面较大，虽然一个方向远大于其他两个方向，如列车车厢，这时也应考虑两个测量方向。复杂结构通常每个测点测量三个方向。

因为物理测点的选择有些任意性，因而在结构自由度与测量自由度之间不存在特定的关系。一般而言，为了确定系统的N阶模态，那么输入自由度和输出自由度应该大于或者等于N。需要注意的是，即使输入和输出自由度大于N，也并不能保证从输入和输出自由度中能得到N阶模态。