Crystal Instruments 多轴振动测试系统
振动控制器 · Crystal Instruments 系列概览
EDM MIMO / MESA

Crystal Instruments 多轴振动测试系统

模块化多轴振动测试系统,可扩展至 512 通道,覆盖 MIMO 与 MESA 的多类振动控制方法。

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产品概述

多轴振动测试把 MIMO 与 MESA 两类控制纳入同一模块化平台,测试规模可扩展至 512 通道。MIMO(多输入多输出)面向多台激励器协同工作,MESA(多激励器单轴)面向多台激励器沿单一轴向驱动大型或细长受试件的场合。

在 MIMO 一侧,MIMO 随机控制是最常用的多振动台控制方法之一,提供实时精确控制,让被测件承受具有精确整形频谱与高斯幅值统计的真随机噪声,可选以全采样率记录所有输入通道的时间流数据。MIMO 正弦控制同样是常用的多振动台控制方法,实时精确,控制动态范围最高可达 100 dB;使用幅值或幅值/相位形式的线性谱型,并将其分配给多个控制通道。MIMO 冲击控制则提供经典冲击波形在时域上的精确、实时、多通道控制与分析,其过程本质是以 FFT 算法修正试验系统动态的时间波形复现。

此外,MIMO 瞬态时程(TTH)控制输出预定义的短时程波形,闭环算法确保控制信号输入与指定波形形状吻合;MIMO 冲击响应谱(SRS)控制让多台振动台满足多个目标响应谱(RRS),时程由用户指定的 SRS 参考谱经不同小波自动合成,常用小波包括正弦拍与阻尼正弦;MIMO 时间波形复现(TWR)控制可导入含多通道数据的时程谱,经带通滤波等预处理后选作控制谱,是在实验室多振动台上复现现场录制数据的常用方法。

在 MESA 一侧,MESA 随机控制提供实时精确的多激励器单通道控制与分析,控制通道分配后其余输入通道可设为监视与时间数据记录通道,可选以全采样率记录所有输入通道;MESA 正弦控制同理。MESA 正弦加随机(SoR)常用于配合大型或细长 UUT,只需一个控制谱并采用加权平均控制,不同控制模式可给出相同驱动、不同相位驱动,以及不同幅值/相位驱动。平台所涉标准体系包括 MIL-STD 810、MIL-STD 202、ISO 8568、IEC 60068-2-27 等。

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

  • 统一平台承载 MIMO 与 MESA 两类多轴控制方法
  • 模块化系统可扩展至 512 通道
  • MIMO 正弦控制动态范围最高可达 100 dB
  • MIMO 随机提供高斯幅值统计的真随机噪声与全采样率记录
  • MIMO SRS 以正弦拍、阻尼正弦等小波满足多个目标 RRS
  • MESA 正弦加随机采用加权平均控制,适配大型或细长受试件

典型应用

  • 需同时多向激励的受试件
  • 大型或细长 UUT 的多激励器驱动
  • 汽车与航空航天部件多轴振动试验
  • 军事标准多轴振动试验
  • 单台激励器能量不足的场合

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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