Crystal Instruments 高通道数动态测量系统
动态信号分析仪 · Crystal Instruments 系列概览

Crystal Instruments 高通道数动态测量系统

以多台 Spider-80X/Spider-81 前端加 Spider-HUB 级联,构建可任意扩展的大规模同步动态测量系统。

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产品概述

高通道数动态测量系统不是一台独立仪器,而是一套以 Crystal Instruments Spider 系列前端为核心、可按需拼装的分布式采集方案。它的基本单元是 Spider-80X 或 Spider-81 前端,每台前端自带 DSP、存储介质与以太网接口,把多台前端用 Spider-HUB 工业以太网交换机连成一簇,再接入上位机,就构成了一个高通道数测量系统。

系统的扩展逻辑很直接:Spider-HUB 提供 10 个以太网端口,其中一个接 PC,其余接各台 Spider 前端,剩余端口还能连到“下一簇”配置,因此通道数可以按簇逐级叠加,而不必更换主机。同一簇内还可以混插不同类型的模块——例如在一台装有 Spider-80SGi 应变卡和 Spider-80Ti 温度卡的 Spider-80Xi 机箱之外,再并接四台 Spider-80X 前端,从而在同一系统里同时采集振动、应变、温度等多种物理量。

为避免数据被网络带宽卡住,每台前端都自带本地大容量存储,先把数据在本地高速落盘,再回传到上位机,实现真正意义上的分布式记录。Spider-NAS 网络附加存储则可作为集中式高速数据记录介质,让所有动态测量通道以 256 kHz 采样率同时写入。配合 Crystal Instruments 的 EDM 软件与 IEEE 1588 精密时间协议,多簇前端之间保持优于 1° 的相位一致性,适合大结构的模态试验、整车与整机的多点振动测试等场景。

本系列型号

型号输入通道采样率A/D 分辨率动态范围输入范围重量
CoCo-70X 4(9 针 LEMO)102.4 kHz(全输入同时)双 24 位150 dBFS±20 V1.65 kg(含电池)
CoCo-80X / 90X 2 / 4 / 8(出厂配置)0.48 Hz–102.4 kHz,54 档每通道 2 × 24 位150 dBFS(100 Hz–20 kHz)±20 Vpk
GRS (Ground Recorder System) 4102.4 kHz(4 通道双 ADC)每通道双 24 位优于 150 dBFS
Luma-600
Ruby 16 kHz24 位
Spider-20 40.48 Hz – 256 kHz,共 58 档(Spider-20HE:512 kHz)120 dBFS(20 V 档);110 dBFS(2 V 档);100 dBFS(0.2 V 档)±20 V、±2 V、±0.2 V0.56 kg(HE);0.52 kg(i)
Spider-30R 6 通道,24 位 sigma-delta ADC最高 140 dB±10 V,输入阻抗 500 kΩ0.65 lb
Spider-80SG 每前端 8 通道,系统可扩展至 512 通道0.48 Hz – 256 kHz,共 58 档±5 mV、±10 mV、±50 mV、±100 mV、±10 V
Spider-80Ti 每前端 16 通道,可扩展至 1024 通道0.3125、0.625、1.25、2.5 … 512 S/s 可选24 位 Sigma-Delta
Spider-80Xi / 80Hi 8(Spider-80Hi / 80Ci)每通道双 24 位 ADC175 dBFS±20 Vpk小于 10.5 kg(64 通道)
Spider-HUB 1.28 kg
Spider-NAS 1.30 kg

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核心特性

  • 以 Spider-80X/Spider-81 前端为单元,按簇级联无限扩展通道数
  • Spider-HUB 提供 10 个千兆以太网口,单机支持最多 8 台 Spider-80X 前端
  • 同一系统可混插振动、应变、温度等不同物理量测量模块
  • 每台前端本地高速落盘,不受网络带宽限制
  • IEEE 1588 时间同步保证多簇之间优于 1° 的相位一致性
  • 可用 Spider-NAS 集中记录全部通道 256 kHz 采样数据

典型应用

  • 大型结构的模态试验与多点振动测量
  • 整车、整机及航空航天部件的环境与振动测试
  • 通道数从数十扩展到数百通道的实验室测试系统
  • 振动、应变、温度等混合物理量同步采集
  • 分布式长期数据记录与监测

常见问题

动态信号分析仪和普通数据采集卡有什么区别?

普通 DAQ 卡主要负责把模拟信号量化后存成时间序列,分析要靠事后软件补做;动态信号分析仪把前端采集与实时 DSP 分析集成在一台设备里,边采边算 FFT、倍频程、阶次、SRS 等结果。差别有三点:一是通道相位匹配,如 Spider-80Hi 在 20 kHz 内小于 1°,这是做 FRF 与互谱的前提;二是动态范围,Spider-80Hi 单通道达 175 dBFS;三是同步授时、转速输入与 TEDS 识别等专用接口。只要结论依赖频域、相位或阶次,就应选动态信号分析仪而非通用采集卡。

做模态分析需要多少通道?手持分析仪够用吗?

通道数取决于一次要同时测的响应点数。模态测试需同时采集参考点与全部响应点,才能得到同一批次的一致 FRF 与相干函数,通道越多、单次覆盖测点越多越好。锤击法单点激励、多点响应(SIMO)最经济,通常从 8~16 通道起步;识别密集模态或做 MIMO 激励时,会用到 32、64 通道。CoCo-80X 最多 8 通道,适合小型结构;较大结构建议用 Spider-80Xi 机箱,单箱 64 通道并可级联扩展。手持分析仪在低频、轻量结构上精度够用,但通道数与激励控制能力有限,不适合大型件模态。

手持式振动分析仪和在线监测系统该怎么选?

两者解决不同场景。手持式(如 CoCo-70X,IP-67 防水,可 1 米水深浸泡 30 分钟)适合点巡检:一台设备按路线依次测多个测点,投入低、机动性强,适合故障排查与周期性巡检。在线固定安装系统(如 Spider 前端 + Ruby 无线传感器)适合关键机组:传感器长期固定在测点上,按计划或触发采集,数据自动回传 RCM 远程监测软件,再由 VDS 诊断系统用 AI 与专家规则做趋势与报警。经验做法是关键、不可停机的设备上在线系统,一般设备用手持巡检;两者数据可进同一数据库统一管理。

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