Die experimentelle Modalanalyse ist ein messtechnisches Verfahren zur Untersuchung der strukturdynamischen Eigenschaften von Objekten. Modalanalysen werden an Fahrzeugen, Flugzeugen, Produktionsmitteln, Brücken und Gebäuden, Musikinstrumenten, Sportgeräten und an vielen anderen Strukturen durchgeführt. Sie wird heute bei der Entwicklung von Produkten, der Identifikation von dynamischen Schwachstellen und Schäden, der Beurteilung der Sicherheit und der Bewertung der Qualität eingesetzt.

Die rasante Zunahme des Simulationseinsatzes in der Strukturdynamik erhöht den Bedarf an experimentellen Modalanalysen zusätzlich. Insbesondere die Unkenntnis der Koppelstellendämpfung macht einen Abgleich der Simulation mit dem Experiment unumgänglich. In einigen Branchen haben sich Dienstleistungsmärkte für die experimentelle Modalanalyse etabliert.

Zwei Messgeräten haben sich bei der experimentellen Modalanalyse durchgesetzt: das Laserdopplervibrometer (LDV) und die Beschleunigungsaufnehmer. Durch den breiten erforderlichen Sichtkorridor ist das 3D‑scanning‑LDV für die Untersuchung von umhausten Strukturen wenig geeignet. Die Messung mit triaxialen Beschleunigungsaufnehmern ist in der Regel zeitaufwändiger, da die Geometrieaufnahme des Untersuchungsobjektes separat erfolgt und bei jedem Messpunkt die Sensororientierung angegeben werden.

In dieser Dissertation wird die Modalanalyse mit dem Tracking-Interferometer (TI) durchgeführt. TIs sind laserbasierte, mobile Kugelkoordinatenmessgeräte. Sie haben sich als Messsysteme in der Präzisionsmontage von Großbauteilen, der Ausrichteprüfung von Anlagen, der Hallenlayoutplanung, der Kalibrierung von Robotern und im Reverse Engineering etabliert. Für die hochfrequente Messung von kleinsten Schwingungen sind die Geräte nach dem heutigen Stand der Technik nicht geeignet.

Zunächst wird in dieser Arbeit das Einstrahlverfahren entwickelt, womit das TI mit einem Strahl kleinste Schwingungen simultan in drei Dimensionen erfassen kann. Daraufhin wird für dieses Verfahren eine Modalanalysemethode entwickelt. Das TI erfordert einerseits einen kleineren Sichtkorridor als das 3D-scanning-LDV und ist andererseits wesentlich höher automatisierbar und weniger fehleranfällig als die Messung mit Beschleunigungssensoren. In mehreren Studien untersucht die vorliegende Arbeit die Leistungsfähigkeit des TI in der experimentellen Modalanalyse und stellt seine Vorteile heraus.