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本文針對某航天產(chǎn)品正弦振動試驗的過載停機故障，從Simcenter Testlab軟件的角度分析了原因，并通過設(shè)計三組實驗，結(jié)合分析數(shù)據(jù)，驗證軟件加速度限控制功能和通道量程設(shè)置工作機制，為后續(xù)基于Simcenter Testlab振動試驗中限幅通道加速度限控制的使用提供了技術(shù)參考。

上文（http://www.bowken.cn/news/1920758.html）介紹了實際試驗情況并對停機原因進(jìn)行分析，本文我們重點介紹三組驗證實驗及其驗證分析。

試驗設(shè)計與分析驗證

 針對可能的停機原因：

（1）限幅通道設(shè)置為過載停機；

（2）測點通道量程設(shè)置過低的軟件設(shè)置錯誤，繼而觸發(fā)保護功能，導(dǎo)致試驗誤中斷的過載停機。

設(shè)計了三組實驗，在振動臺空載狀態(tài)下進(jìn)行實驗驗證，如表2所示。

限幅通道過載停機驗證實驗

7#、8#傳感器相鄰粘貼在水平滑臺上，分別設(shè)置為控制和限幅通道，單點控制。限幅通道設(shè)置為過載停機，限幅停機上限為0dB，即15g，具體方法如表2中T1所示。

實驗中，目標(biāo)譜超過限幅通道停機線，觸發(fā)加速度限控制功能的瞬間保護停機，此時試驗中斷顯示“Notch upper abort”與原試驗中顯示“Overload”不一致，由此排除測點時域或頻域曲線觸碰Notch限幅停機線導(dǎo)致停機。

通道超量程過載停機頻域驗證實驗

限幅通道設(shè)置為過載停機，8#通道量程設(shè)置為3.16g，在17~60Hz范圍內(nèi)量級為3.4g，顯然會在頻域觸發(fā)超量程3.16g停機，但不超過限幅停機線+6dB，即6.4g，具體方法如表2中T21所示。在17.2Hz時試驗8#限幅通道過載停機，報錯信息顯示“Overload”，與原試驗一致，由此可定位原停機原因為限幅通道量程過載。

將限幅通道設(shè)置為過載忽略，其他試驗條件同T21，具體方法如表2中T22所示。圖4顯示目標(biāo)譜在17~60Hz范圍時，8#已經(jīng)超量程（實時監(jiān)測狀態(tài)變紅且無示數(shù)），但未停機中斷，無報錯信息，實驗正常結(jié)束。

圖 4  7#測點傳感器時域圖

據(jù)此可推斷原試驗停機原因是該限幅通道設(shè)置為過載停機，而超量程觸發(fā)保護功能。但是，T21/T22實驗僅從頻域上驗證了停機的工作機制，并未從時域上驗證實際試驗中的停機現(xiàn)象。因此，設(shè)計了T3從時域上驗證過載停機的原因。

通道超量程過載停機時域驗證實驗

為保證目標(biāo)譜在頻域上不超過8#限幅通道量程3.16g，更改目標(biāo)譜幅值最高段17~60Hz量級為2g，限幅通道設(shè)置為過載停機，開展試驗T31。在試驗進(jìn)行到17~60Hz過程中，使用力錘敲擊臺面，在時域上產(chǎn)生較大信號干擾，具體方法見表2中T31。在17.04Hz時試驗8#限幅通道過載停機，報錯信息顯示“Overload”，與原試驗一致，由此從時域上驗證實際試驗中的停機現(xiàn)象。

如圖5所示，7#&8#&9#通道均未采集到臺面敲擊產(chǎn)生的大量級毛刺時域信號，這是由于8#通道量程限制，在敲擊信號出現(xiàn)時過載停機，導(dǎo)致停機瞬間各通道都無法采集到時域信號。

圖 5  T31中7#&8#&9#通道時域信號

將限幅通道設(shè)置為過載忽略，其他試驗條件同T31，開展試驗T32。在試驗進(jìn)行到17~60Hz過程中，使用力錘敲擊臺面，在時域上產(chǎn)生較大信號干擾，見表2中T32，試驗順利完成，未發(fā)生停機。

如圖6所示，7#&9#通道（量程100g）均采集到臺面敲擊產(chǎn)生的毛刺時域信號，而8#通道（量程3.16g）由于量程受限，未采集到超過3.16g而低于100g的較大信號。

圖 6  T32中7#&8#&9#通道時域信號

因此，從時域和頻域解釋了過載停機現(xiàn)象，原試驗停機原因為7#限幅通道出現(xiàn)超過量程100g的時域信號，造成overload停機，但是由于通道量程限制，未能在時域上采集到超量程信號。通過將限幅通道設(shè)置為過載忽略，可有效避免過載停機現(xiàn)象。

結(jié)論與建議

本文從Simcenter Testlab加速度限控制功能的角度分析了某航天產(chǎn)品正弦振動試驗的過載停機故障原因，開展了三組驗證實驗，驗證了停機原因不是觸發(fā)限幅報警限，而是傳感器通道過載，未采集到超量程時域信號的原因是通道量程限制。最后，針對基于加速度限控制的振動試驗給出了以下三點建議：

（1）Simcenter Testlab在傳感器通道類型中設(shè)有控制和測量兩類，分別起到輸入譜控制和輸出譜監(jiān)測功能，但在過載停機的安全保護設(shè)置時通道類型分別控制、測量和限幅三類，需要分別進(jìn)行過載停機或忽略設(shè)置，在選擇相應(yīng)通道忽略過載停機后，即使采集到超過通道量程的信號也不會過載停機。

（2）為防止試驗失控，有效保護試驗件和振動臺，控制通道一般設(shè)置過載停機；測量通道采取忽略過載的設(shè)置，以保障試驗正常開展；而限幅通道則需要結(jié)合試驗件敏感監(jiān)測部位的實際情況進(jìn)行合理設(shè)置，若采取過載忽略的設(shè)置，在量程不夠的情況下能保證試驗的順利開展，但是長時間過載對小量程傳感器自身結(jié)構(gòu)、功能性能都會產(chǎn)生不利影響，致使傳感器參數(shù)漂移，另外存在產(chǎn)品極值破壞風(fēng)險，應(yīng)做好隨時中斷試驗的準(zhǔn)備。

（3）Simcenter Testlab通過設(shè)置靈敏度與電壓將通道量程與傳感器物理量程進(jìn)行匹配，其中靈敏度由傳感器標(biāo)定結(jié)果輸入，電壓只能分級設(shè)置，常見的三級量程為1V/3.16V/10V，五級量程為0.1V/0.316V/1V/3.16V/10V。顯然，通道量程與傳感器物理量程多數(shù)情況下都不一致，系統(tǒng)以各通道量程為準(zhǔn)，比如傳感器標(biāo)定量程為500g，當(dāng)通道量程為1000g時仍能監(jiān)測到500~1000g的信號，只是無法保證信號量級精度。注意傳感器量程與靈敏度的權(quán)衡選擇，控點注重精度，為避免試驗控制超差，出現(xiàn)過試驗或欠試驗的風(fēng)險，一般采用較小量程傳感器，而測點傳感器為滿足信號采集需求，一般選用較大量程傳感器。