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基于虛擬儀器的多點隨機振動試驗控制系統(tǒng)的設計
應用領域：研發(fā)
挑戰(zhàn)：設計并實現(xiàn)多點隨機振動試驗控制系統(tǒng)。
應用方案：使用NI公司的LabWindows/CVI軟件配合動態(tài)信號分析卡NI-4551和動態(tài)數(shù)據(jù)采集卡NI-4472以及其他硬件快速開發(fā)一個基于PC的多點隨機振動試驗控制系統(tǒng)。
使用的產品：LabWindows/CVI，NI PCI-4551，BNC-2140，NI PCI-4472。
介紹
多點激勵振動試驗控制技術是對大型復雜試件開展可靠性和環(huán)境試驗的關鍵技術，對產品可靠性的考核有著重要的意義。本文將給出多點隨機振動試驗的控制方案和控制系統(tǒng)的設計方案，在LabWindows/CVI平臺上結合NI PCI-4551和NI PCI-4472板卡開發(fā)一個雙振動臺隨機振動控制系統(tǒng)，并進行了實際連臺試驗。試驗結果表明：在一定試驗條件下，本文給出的控制方案是可行的，且所設計的控制系統(tǒng)具有較好的控制結果，達到了試驗規(guī)范要求。
引言
隨著對產品設備安全性、可靠性和環(huán)境適應性要求的不斷提高，推動了考核產品耐振動應力的振動試驗技術的發(fā)展，同時被試產品覆蓋面也進一步擴寬，從元器件到部件、組合件乃至整機都要求進行振動試驗，以便在更高層次上充分暴露大系統(tǒng)可能存在的薄弱環(huán)節(jié)和設計缺陷。
隨著被試產品結構復雜化，體積大型化及產品重型化，單點激勵振動試驗已不能提供足夠的推力或是達到特定的運動水平來較真實地模擬產品實際工作環(huán)境，并達到規(guī)定的試驗要求。而國軍標、美軍標及其它許多國際標準對振動試驗中的被試產品所施加應力都有嚴格要求，應使其盡量符合實際的產品工作環(huán)境，因此，對于無法用單點激勵來形成的振動環(huán)境，則需要通過多點激勵振動來解決。而目前在國內，多點激勵振動控制技術還處于起步階段，多點振動控制系統(tǒng)更是沒有研制出來。本文將介紹多點隨機振動試驗控制技術和基于虛擬儀器技術的控制系統(tǒng)的設計開發(fā)，并對實際連臺試驗結果進行分析討論，希望能夠為多點激勵振動控制技術的進一步研究奠定一個良好的基礎。
系統(tǒng)設計
1、 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由控制計算機、NI PCI-4551、NI PCI-4472、BNC-2140、功率放大器、電荷放大器、傳感器、激振器、試件、夾具及連接電纜等組成（見圖1）。系統(tǒng)使用儀器設備見表1。其基本工作原理為：控制計算機生成驅動信號由PCI-4551卡輸出經功率放大器放大后給激振器來產生隨機振動，同時由安裝在試件（或夾具）上的加速度傳感器拾振，經電荷放大器后通過PCI-4472采集輸入到控制計算機，從而形成閉環(huán)控制。在實際試驗過程中，由于外界干擾或系統(tǒng)特性的影響，控制過程應反復進行，以使控制點處的振動能夠達到并保持試驗規(guī)范要求。
圖1 系統(tǒng)組成框圖
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