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解决方案

限幅控制

发布日期: 2024-02-29
        在产品的振动测试过程中,除了安装用于控制的传感器以外,有些时候也需要在产品的敏感位置安装监测传感器,以保证产品不“过试验”或者“欠试验”。如常见的下凹控制,就是由于通过对监测通道的某些频段进行力、加速度等幅值的限制,从而控制曲线会出现下凹形状,以防止出现过试验的情形。
        为了更好地满足用户的试验需求,VENZO 800系列振动控制软件中,配备了强大的通道限幅控制功能,可以对输入通道进行高凹槽控制(防止过试验)、低凹槽控制(防止欠试验)。
 
PART 1  凹槽控制介绍
 
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        以正弦测试模块为例,在“通道编辑--限制”界面, 输入通道的限幅控制分为高凹槽控制、低凹槽控制。
 高凹槽控制:
        当扫频过程中,安装结构共振引起产品过试验时,可通过高凹槽控制降低产品共振频段的响应,以防止过试验。
        如:某产品共振频段650-850Hz 内的响应力达到20000N,需要控制在5000N的力,才能避免过试验。
        此时输入2高凹槽控制选择“限制谱”,设置650-850Hz 5000N的谱即可,如图所示。
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 低凹槽控制:
        当扫频过程中,安装结构反共振引起产品欠试验时,可通过低凹槽控制提高产品反共振频段的响应,以防止欠试验。
        如:某产品反共振频段1800-1950Hz 内的响应力只有500N,需要控制在2000N的力,才能避免欠试验。
        此时输入2低凹槽控制选择“限制谱”,设置1800-1950Hz 2000N的谱即可,如图所示。
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PART 2 凹槽控制示例
 
        在产品的振动测试中,尤其是结构复杂、体积较大的试验件测试时,一般除了在工装与产品接触面的附近安装传感器控制目标谱外,还经常会在产品上安装传感器监测主结构或危险部位的力或加速度等,使其不超过预先设定的限制值,以此限制通过夹具传递给产品的过试验输入,达到凹槽控制的目的。
        其基本原理是:将控制点和监测点传感器的输出信号接入控制器的控制通道和测量通道。在控制点设置正弦或随机等试验条件,在测量点设置凹槽谱。试验中,当监测点响应未达到限制值时,控制点输入按默认参考谱运行。结构共振时,当监测点的响应达到或超过凹槽谱的限制值时,监测点将以凹槽谱作为试验条件运行,并控制监测点响应不超过限制值。共振过后,监测点响应下降,控制点继续按参考谱运行。由于共振频率附近要限制监测点的响应,所以此频段的控制通道曲线会呈现“凹”状,所以也常称为下凹控制,如图所示。
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        如某产品进行正弦扫描测试,输入1作为加速度控制通道,输入2作为力监测通道。监测点在60-82Hz共振段需设置100N限幅,以防止过试验。正弦扫描试验条件为:5-100Hz 1g。
        参考谱设置如图所示:
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        输入2高凹槽控制谱图如图所示:
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        在60-82Hz频率段,由于产品监测点发生共振,故而驱动电压下降以保证不发生“过试验”,控制曲线会呈现“凹”字形状,试验控制波形如图所示:
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        上述试验采用的下凹控制方法正是基于输入2力响应的高凹槽限幅控制。
        低凹槽控制和下凹控制相反,低凹槽谱频段内,监测点的响应需大于或等于低凹槽谱,以保证产品在凹槽频段没有“欠试验”。
        如某产品进行随机测试,输入1作为加速度控制通道,输入2作为力监测通道,根据结构特性分析,需在298-352Hz间设置1000N²/Hz 的低凹槽谱,试验时间1小时。试验条件如下:
频率(Hz)
加速度谱密度 g2/Hz
20-100
3dB/Oct
100
0.01
600
0.01
600-100
-3dB/Oct
        参考谱设置如图所示:
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        凹槽谱设置如图所示:
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        在298-352Hz频率段,由于产品监测点发生反共振,故而驱动电压上升以保证不发生“欠试验”,控制曲线会呈现“凸”字形状,试验控制波形如图所示:
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PART 3 力矩限幅
 
        正弦测试模块中,除了可以对输入通道的力值进行直接限幅外,还可以对力矩进行限幅。
这里我们简单介绍一下什么是力矩
        从距离力作用点一定距离(力臂)的位置施加力,受力的物体受到旋转力,将此时的力的效果称为力矩。一般计算力矩值可用公式:力矩=力臂*力。
        以图中跷跷板为例:
        从人所在位置到力作用点之间的距离(直线距离)称为力臂(a和b),人的体重为力(Fa和Fb),当跷跷板平衡时,此时两个人对跷跷板的力矩相等,即Fa*a=Fb*b。
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        某正弦测试过程,需对监测点输入2力通道进行力矩限幅。则可以添加力矩1,设置监测点输入2的坐标(以确定力臂数值)和频段内的力矩限值。当扫描到该频段时,软件会自动对力矩进行限制。
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        除了对单通道进行力矩限幅,还可以同时对多个输入通道进行力矩限幅,以保证更复杂结构振动测试的安全性。