經(jīng)典沖擊測試(又經(jīng)典沖擊控制)是指輸出一系列的脈沖來激勵結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)的一個或者多個位置測量其響應(yīng),通過頻譜分析識別出結(jié)構(gòu)的共振特性。這種脈沖響應(yīng)與脈沖響應(yīng)函數(shù)(其傅里葉變換等效于系統(tǒng)的頻響函數(shù))相似。傅里葉變換的脈沖響應(yīng)是該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)(FRF)。
沖擊控制過程本質(zhì)上是時域波形復(fù)制過程,它使用基于FFT的算法來為測試系統(tǒng)動力學(xué)做更正。算法類似于隨機控制用的算法。不同之處在于測試目標譜是如何定義的:在隨機控制里,它是定義在頻域;在沖擊控制里,它是定義在時域。
假定振動測試系統(tǒng)是線性的,這意味著它的任何輸入的響應(yīng)可以從它的頻率響應(yīng)函數(shù)進行預(yù)測。在控制過程中,該頻響不斷估計和更新,并用來計算所述輸出驅(qū)動信號。該輸出波形應(yīng)導(dǎo)致測試系統(tǒng)中一個的控制信號的測試信息相匹配的方式作出反應(yīng)。

控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)原理
系統(tǒng)輸出y(t)可以被計算為系統(tǒng)輸入,X(T)和系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)h(t)之間的卷積。
y(t) = h(t) * x(t)
然而,卷積是棘手的計算,并且可能無法確定的脈沖響應(yīng)。幸運的是,此卷積等效于在頻域相乘。系統(tǒng)輸出y(t)被置換為輸出頻譜Y(f)中,輸入值x(t)被替換為X(f)和所述脈沖響應(yīng)h(t)被置換的頻率響應(yīng)函數(shù)H(六)。計算傅立葉變換Y(f)和X(f)是簡單的,并且確定H(f)為不是H(F)要容易得多。
控制器計算由所需的測試系統(tǒng)輸入值x(t)的:
x(t) = IFFT( X(f) ) = IFFT( R(f)/H(f) )
= IFFT( FFT( r(t) ) / H(f) )
其中R(f)為在頻域中的測試信息和IFFT是逆FFT(對于傅里葉變換的算法)。測試信息是由用戶為r(t)的規(guī)定,在時域,然后被變換成R(六)在測試開始之前。
在經(jīng)典沖擊試驗,R(t)可以是一個半正弦,鋸齒,三角形,矩形,梯形,或具有正弦形狀。
脈沖形狀可以為半正弦、鋸齒、三角、矩形、梯形或者半正矢。脈沖本身一般都是單邊——位移只在一個方向。這些脈沖將導(dǎo)致振動臺一個方向上產(chǎn)生極大的動圈偏移。要保持動圈的中心位置,每個脈沖必須要零平均位移。這就需要對脈沖添加一個前尾部和后尾部的補償。
波形補償
在每個脈沖輸出的盡頭,振動臺必須返回到它的初始位置。然而,用在經(jīng)典沖擊測試里的脈沖形狀是單邊的,意味著如果不使用波形補償,振動臺動圈會產(chǎn)生剩余的位移和速度。連續(xù)的幾個脈沖后動圈將運動至位移極限,無法再輸出脈沖。
補償是修正控制信號使得脈沖的終止位移和速度為零的方法。它涉及到在主脈沖之前和之后添加較小的脈沖。

單一矩形脈沖的加速度,速度,位移響應(yīng)
給定一個主脈沖形狀,有不同的補償算法來產(chǎn)生優(yōu)化主脈沖波形。主脈沖能添加前和/或后補償。
一些別的文獻用調(diào)節(jié)代替補償。補償?shù)哪康氖谴_保終止的速度和位移為零。下圖顯示一個在加速度半正弦脈沖添加前和后補償后的脈沖波形。

沖擊脈沖補償
當產(chǎn)生目標譜波形時,很重要的一點就是不要超過振動臺的限制。這些限制包括驅(qū)動系統(tǒng)的電源的電壓和電流能力,和系統(tǒng)產(chǎn)生峰值加速度,力,速度,和位移量級。
安全特點
在正弦模式下,有一些安全功能,有助于防止損壞振動臺和相關(guān)設(shè)備。在沖擊模式下,振動控制系統(tǒng)有多種安全特點,以防止振動臺和相關(guān)設(shè)備損壞。在振動臺測試系統(tǒng)中,有3種不同類型的檢測,任何一種檢測失敗,系統(tǒng)就會觸發(fā)一個事件。這些事件的響應(yīng)活動可以在事件觸發(fā)規(guī)則中自定義。3種檢測分別為:
- 振動臺驅(qū)動電壓限制
- 通道過載或檢測丟失
- 沖擊中止限制
當輸入通道過載或因傳感器故障、意外網(wǎng)絡(luò)中斷引起信號丟失時,Spider 振動控制器會自動檢測并終止測試。
如果發(fā)生意外網(wǎng)絡(luò)中斷或電源丟失時,Spider(如Spider-81)能夠把測試數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息存入至閃存中,防止數(shù)據(jù)丟失。內(nèi)部的備用電池可以供電8分鐘。對于網(wǎng)絡(luò)中斷,Spider 振動控制儀即能在黑盒模式下繼續(xù)運行,也能保存所有數(shù)據(jù)并執(zhí)行正常關(guān)機。































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