Crystal Instruments MIMO 多振动台系统
振动控制器 · Crystal Instruments 系列概览

Crystal Instruments MIMO 多振动台系统

从 MESA 单轴多台到 6 自由度八台电动台,多台振动台协同复现真实多向振动环境。

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产品概述

多台振动台的布置方式依 MIMO 振动测试的应用而分为多种。多激励器单轴(MESA,Multi-Exciter Single-Axis)由多台激励器沿单一轴向向受试件施加动态输入;当两台激励器以相同相位与幅值按共同规范驱动时,输出基本可视为单轴激励;当它们以彼此独立的幅值和/或相位驱动时,输出则需要以前轴、后轴乃至绕受试件重心(CG)的转动轴来描述。这类系统需要适当的轴承组件,才能实现纯转动或平动加转动的 MESA 运动;常见的双台垂直推-推(push-push)布置即是一例。

对于多激励器多轴(MEMA)布置,可采用三轴振动台。许多振动测试应用需要同时在三个方向对被测件(DUT)进行测试;三轴台把总试验时间相对逐轴单轴测试减少约三分之二,更重要的是能识别单轴测试无法发现的失效。汽车行业数十年来一直用四立柱(four poster)系统做整车试验,如今借助成熟的 MIMO 控制,可在实验室内精确复现试验跑道或真实路况录得的时间波形。

振动环境离不开转动,MEMA Type 6 DOF 振动台正面向这类测试。以一台六自由度台为例:八台电动振动台沿三个方向布置,台下四台提供垂直方向的平动,并同时产生横滚(roll)与俯仰(pitch)转动;另四台每水平方向各两台,激发横向与纵向平动以及偏航(yaw)转动,从而在三维平动之外补齐三个转动自由度。

在数据方面,试验过程中所有测量输入与驱动信号都可连续记录到 Spider-NAS 或各前端内置存储,用户可用 Crystal Instruments Post Analyzer 查看与分析,并可启用可变采样率,同时记录缓变信号与高速振动数据。所有试验均可通过 EDM Cloud 查看状态:用户能把试验设为上传实时数据或完整试验的运行日志,数据安全存放于其账号中,凭据授权人员可在全球任意位置查看过去与当前试验状态。

本系列型号

型号输入通道动态范围D/A 分辨率存储
Spider-80M 16 / 24 / 32 / 48 / 56160 dBFS24 bit250 GB SSD,可升级至 2 TB
Spider-81 / 81B 每台 8 路 BNC160 dBFS24 bit4 GB flash
Spider-101i 4 路电压/IEPE

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核心特性

  • 覆盖 MESA 单轴多台与 MEMA 多轴两类构型
  • 三轴台把总试验时间相对逐轴单轴测试减少约三分之二
  • 6 自由度台八台电动台三向布置,实现平动加 roll、pitch、yaw
  • 四立柱系统在实验室复现试验跑道与真实路况时间波形
  • 测量输入与驱动信号连续记录到 Spider-NAS 或内置存储
  • 所有试验支持通过 EDM Cloud 远程查看状态与运行日志

典型应用

  • 整车与零部件四立柱道路模拟试验
  • 大型、细长结构的多轴振动试验
  • 地震模拟振动台试验
  • 卫星与航天器的多向激励试验
  • 单台激振器力不足或需多向同步激励的场合

常见问题

振动控制器和动态信号分析仪有什么区别?

两者硬件平台相似,功能定位不同。动态信号分析仪(DSA)只负责测量与分析:采集加速度、力、应变等信号,做时域记录、频谱、传递函数等,输出的是数据。振动控制器则在测量的基础上增加闭环控制能力,实时把测得谱与目标谱比较并修正驱动输出,去控制振动台,输出的是驱动信号。Crystal Instruments 的 Spider-81/80X 是兼具两种角色的平台,同一台硬件可配置为振动控制系统(VCS)或动态信号分析仪(DSA)。如果只需要看振动大小,选分析仪;如果要做能过标准的振动试验,必须有控制器。

振动台选型看哪几个关键参数?

控制器侧看四点:一是通道数,把控制、监测、记录通道分开统计,单台 Spider-81 为 8 输入 2 输出,可组网到 512 通道;二是控制动态范围,随机约 90 dB、正弦可达 100 dB,决定低量级段是否可控;三是输入类型与传感器匹配,IEPE、电荷、TEDS、电压、应变对应不同前置模块;四是时间同步,多台分布式系统靠 IEEE 1588 保证跨机箱相位一致,优于 ±1.0° @20 kHz。振动台本体还需看推力、频率范围、最大位移与台面尺寸。控制模式(随机、正弦、冲击、SRS、TTH、SoR、RoR)属软件选件,按你要过的标准配置。

单轴振动控制、多轴 MIMO 和多台并行控制怎么选?

三种方案解决不同问题。单轴控制一次激励一个方向,标准随机、正弦、冲击都能做,是最常用的方案。多轴 MIMO(含 MESA 单轴多点、MEMA 多轴多点)用多个激振器同时施加激励,适合细长比大、质量大或要求同时多方向激励的试件,能显著缩短试验时间——不必把试件在垂直与水平台面之间反复拆装。多台并行控制(MSC)则是把多台控制器放在同一界面下跑各自独立的试验,最多 12 台,各台之间不要求同步,适合实验室同时并行多个项目。选型先问:试件是否需要多方向能量分布、是否需要严格相位关系,再对应选择。

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