測量子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集、處理子系統(tǒng)
3.1.2測量子系統(tǒng)測量分系統(tǒng)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(chǎn)生的小信號,，以便送至分 析儀進行測量。測量分系統(tǒng)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(chǎn)生振動時,，輸入到機械系統(tǒng)的信號和從該系 統(tǒng)輸出的信號都必須進行測量。系統(tǒng)的輸入一般是力,，用力傳感器測量,。系統(tǒng)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(tài)分析試驗中經(jīng)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(chǎn)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(shù)模態(tài)分析測量中,，壓電力傳感器代替了帶有應變片的傳統(tǒng)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(tài)測力計仍在使用。一般來說,，力傳 感器對模態(tài)分析測量的影響比加速度計要小,。在機械結構的模態(tài)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(shù)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(tǒng),，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(guī)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(tài)分析試驗中成為應用最廣泛的•運動傳感器,。3.1.3數(shù)據(jù)采集,、處理子系統(tǒng)試驗模態(tài)分析的第三部分是數(shù)據(jù)采集、處理分系統(tǒng),。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(shù)據(jù),，例如確定頻率響應 函數(shù);第二是從測試得到的頻響函數(shù)中導出并確定模態(tài)參數(shù)(模態(tài)頻率，模態(tài)阻尼 比,，模態(tài)振型向量等),。目前模態(tài)測試常用的分析儀器有如HP變62A, Siglab20-42 等，且大多數(shù)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(tài)隨機及線性調頻脈沖等信號源,。動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)絕大多數(shù)都是以數(shù)字計算機為主體的系統(tǒng)。它主要由 以下幾部分組成:數(shù)據(jù)采集模塊,、模擬信號適調輸出模塊,、數(shù)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(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)主要有一些小型專用信號分析儀和大 型多通道數(shù)據(jù)并行采集處理系統(tǒng)。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(shù)和相干函數(shù)等分析功能,， 還內裝有數(shù)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(shù)據(jù)采集和預處理;而計算機作為后端機對預 處理數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)并行采集處理系統(tǒng)的測量通道可達 256路以上,，具有高速傳遞,、存儲和處理數(shù)據(jù)能力。系統(tǒng)配有相當完善的數(shù)據(jù)處 理軟件,，并為用戶軟件開發(fā)提供接口,。典型的多通道數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)有HP3565S, Siglab, ZONIC WS7000等。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)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(shù)曲線,、頻響函數(shù)曲線、相關函數(shù)曲線等,，再由模態(tài)識別軟件實現(xiàn)各種時域及頻 域參數(shù)識別得到各種模態(tài)參數(shù),。目前市場上比較主流的模態(tài)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(tài)分析”，因為編輯困難導致有些函數(shù),、表格,、圖片、內容無法顯示,，有需要者可以在網(wǎng)絡中查找相關文章,！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡僅供學習參考，轉載請注明,！