2017年5月23日

測量子系統和數據采集、處理子系統

3.1.2測量子系統測量分系統主要包括傳感器，適調放大器及有關連接部分。最常用的傳感器為電式傳感器。適調放大器的作用是調整傳感器所產生的小信號，以便送至分析儀進行測量。測量分系統主要由力傳感器和運動傳感器組成。結構在激振器或力錘的激勵下產生振動時，輸入到機械系統的信號和從該系統輸出的信號都必須進行測量。系統的輸入一般是力，用力傳感器測量。系統輸出通常是結構上一些感興趣點的位移、速度或加速度，這些輸出量用運動傳感器測量。模態分析試驗中經常用的運動傳感器是以壓電晶體為敏感元件的加速度傳感器。當晶體變形時，它的兩個極面上會產生與其變形成正比的電荷，而變形是與晶體受到的力成正比的。在大多數模態分析測量中，壓電力傳感器代替了帶有應變片的傳統的測力計。壓電力傳感器的主要特性指標是******力、最低頻率和最高頻率(與負載有關)以及靈敏度。對于很低頻的測量，應變片式的動態測力計仍在使用。一般來說，力傳感器對模態分析測量的影響比加速度計要小。在機械結構的模態分析試驗中，響應通常是結構物體的運動，以位移、速度或加速度來表示。理論上，測量這三個運動參數中的哪一個是無關緊要的。測量位移對低頻情況更為重要，而高頻情況下更強調測量加速度。速度的均方根值被稱為“振動烈度”，因為振動速度與振動能量有著簡單的關系。這可能是需要測量速度的重要原因。然而，位移傳感器和速度傳感器一般都比較重。大部分運動傳感器都是質量一彈簧系統，都有一個共振頻率。位移傳感器在它自身共振頻率以上的頻帶內其輸出信號與其位移成正比。這必然要求共振頻率很低，從而需要有較大的質量、對于加速度計情況正相反。質量越小，把它粘在結構上時對結構的影響就越小，測量也就越精確。加速度計的另一個好處是，在做常規的振動分析時，加速度信號可以通過積分電路正確地積分，從而得到速度和位移，而將速度傳感器和位移傳感器跟微分電路一起使用是不適合的，因為它會放大高頻噪聲。基于以上考慮使加速度計在模態分析試驗中成為應用最廣泛的•運動傳感器。3.1.3數據采集、處理子系統試驗模態分析的第三部分是數據采集、處理分系統。這部分有兩個任務:第一是記錄并處理由力傳感器與運動傳感器測試所得的信號數據，例如確定頻率響應函數;第二是從測試得到的頻響函數中導出并確定模態參數(模態頻率，模態阻尼比，模態振型向量等)。目前模態測試常用的分析儀器有如HP變62A, Siglab20-42 等，且大多數信號分析儀均帶有某些用以控制激勵的信號源，具有窄帶及可變帶寬的隨機、正弦、正弦掃描、瞬態隨機及線性調頻脈沖等信號源。動態數據采集處理系統絕大多數都是以數字計算機為主體的系統。它主要由以下幾部分組成:數據采集模塊、模擬信號適調輸出模塊、數字信號處理模塊<DSP)、計算機或工作站、存儲硬盤。目前市場上常用的數據采集處理系統主要有一些小型專用信號分析儀和大型多通道數據并行采集處理系統。小型專用信號分析儀是以快速傅立葉變換為主體的信號處理機，一般有多個測量通道，具有在時域上信號采集、編輯、相關分析和概率密度分析;在頻域上傅氏譜、功率普、頻響函數和相干函數等分析功能，還內裝有數字合成的隨機和(或：)正弦信號源。這些分析功能的軟件大都做了硬件化處理，因而操作相當簡便。分析儀配有接口與計算機相連，大大擴展了分析儀的功能，這時分析儀作為前端機進行數據采集和預處理;而計算機作為后端機對預處理數據進行二次處理，并將結果存入硬盤。典型的專用信號分析儀有HP3562A，DSPT Siglab20-42和BK3550等。多通道數據并行采集處理系統的測量通道可達 256路以上，具有高速傳遞、存儲和處理數據能力。系統配有相當完善的數據處理軟件，并為用戶軟件開發提供接口。典型的多通道數據采集處理系統有HP3565S, Siglab, ZONIC WS7000等。輸入數據經A/D變換后，由軟件進行FFT、變換平均、濾波、加窗、各種相關分析及譜等變換及處理后，得到各種曲線，如脈沖響應函數曲線、頻響函數曲線、相關函數曲線等，再由模態識別軟件實現各種時域及頻域參數識別得到各種模態參數。目前市場上比較主流的模態識別軟件有 LMSCADA-PC，ME'scope,Testlab，STAR 等。本文采摘自“VMC1060型立式加工中心試驗模態分析”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！

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