應(yīng)用

在航空航天、大型風(fēng)電裝備及重型機械的實驗室測試中，對大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行全尺寸、高密度的振動響應(yīng)監(jiān)測已成為驗證結(jié)構(gòu)強度與疲勞壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

本案例客戶針對此類應(yīng)用場景下，對測試系統(tǒng)通道密度與同步精度提出的嚴(yán)苛要求，簡儀基于PXIe-2519G2機箱與PXIe-3161a控制器，構(gòu)建了超大規(guī)模振動測試系統(tǒng)。該方案核心采用了6塊PXIe-9516高性能動態(tài)信號分析儀，利用其卓越的抗混疊濾波性能與ICP傳感器適配能力，擴展實現(xiàn)了96路同步振動信號采集。系統(tǒng)充分發(fā)揮了PXIe架構(gòu)的高帶寬與低抖動特性，能夠精準(zhǔn)捕捉結(jié)構(gòu)在激振下的微小振動細(xì)節(jié)，為大型結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析、沖擊響應(yīng)譜 (SRS) 計算及疲勞損傷評估提供了高保真度的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

挑戰(zhàn)

構(gòu)建96通道的大型振動測試系統(tǒng)，主要面臨以下核心挑戰(zhàn)：

多物理場同步難題：大型結(jié)構(gòu)測試往往需要同時采集振動、聲學(xué)及應(yīng)變信號。如何確保分布在幾十米范圍內(nèi)的96路傳感器信號在時間軸上嚴(yán)格對齊，消除因采樣時鐘偏差導(dǎo)致的相位誤差，是獲取準(zhǔn)確模態(tài)振型的關(guān)鍵。

海量數(shù)據(jù)吞吐與實時性：96路通道以高采樣率 (如每通道51.2 kS/s) 持續(xù)運行時，會產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)流。這對系統(tǒng)的總線帶寬、控制器的處理能力以及存儲介質(zhì)的寫入速度提出了極高的要求，必須避免因數(shù)據(jù)阻塞導(dǎo)致的丟幀。

電磁干擾與信號保真：實驗室環(huán)境中存在各種動力電纜與變頻設(shè)備，強電磁干擾極易耦合進(jìn)高阻抗的振動傳感器信號中。如何在復(fù)雜的電磁環(huán)境下保持微伏級信號的純凈度，是測試成功與否的另一大挑戰(zhàn)。

解決方案

為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，本系統(tǒng)采用了高性能的模塊化硬件架構(gòu)與精密的同步機制：

高密度采集前端：核心采用6塊PXIe-9516動態(tài)信號分析儀。每塊板卡具備16路IEPE/ICP信號調(diào)理能力，內(nèi)置24位Delta-Sigma ADC與可編程抗混疊濾波器。通過級聯(lián)6塊板卡，系統(tǒng)實現(xiàn)了96路同步采集，所有通道共享同一時鐘源，相位偏差控制在極低水平。

高性能系統(tǒng)平臺：

機箱：選用PXIe-2519G2 9槽全混合機箱，提供穩(wěn)定的供電系統(tǒng)與高效的散熱風(fēng)道，確保長時間滿負(fù)荷運行的穩(wěn)定性。

控制器：搭載PXIe-3161a伺服器等級的高性能嵌入式控制器，利用其多核處理器與大容量內(nèi)存，實時處理96路數(shù)據(jù)的頻譜分析、階次跟蹤及數(shù)據(jù)流盤任務(wù)，保證了系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力。

硬件級同步技術(shù)：利用PXIe-2519G2機箱背板固有的觸發(fā)總線與100 MHz PXIe_CLK100系統(tǒng)參考時鐘，將所有PXIe-9516模塊鎖定在同一個時基上。這種硬件觸發(fā)方式消除了軟件觸發(fā)的不確定性，實現(xiàn)了96個通道間的同步。

使用的簡儀產(chǎn)品

硬件

PXIe-2519G2：9槽全混合PXIe機箱

PXIe-3161a：服務(wù)器級第11代IntelXeon高性能PXI Express控制器

PXIe-9516：精度0.12%，24位分辨率，16通道，256 kS/s 動態(tài)信號采集模塊

軟件

SeeSharpTools：銳視測控軟件開發(fā)工具包

系統(tǒng)優(yōu)勢

超高通道密度：單系統(tǒng)支持96路同步采集，滿足大型結(jié)構(gòu)測試需求

卓越同步性能：硬件級同步技術(shù)確保數(shù)據(jù)相位一致性

專業(yè)軟件支持：銳視測控軟件平臺，幫助客戶快速搭建測試測量解決方案

高可靠性設(shè)計：工業(yè)級硬件平臺，適合長時間穩(wěn)定運行

擴展性強：基于PXIe架構(gòu)，便于未來系統(tǒng)升級

為什么選擇簡儀

銳視測控平臺：銳視測控平臺使用C# 語言開發(fā)，提供了一個強大且易于使用的開發(fā)環(huán)境，幫助客戶快速實現(xiàn)項目開發(fā)。

成熟的產(chǎn)品：簡儀產(chǎn)品經(jīng)過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩(wěn)定性。

POC驗證服務(wù)：簡儀提供售前的POC(原理驗證)服務(wù)，幫助客戶驗證產(chǎn)品性能和適用性。

高精度：簡儀的產(chǎn)品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國外品牌，簡儀的解決方案不僅性能更優(yōu)，而且在成本上具有明顯優(yōu)勢，降低了客戶的整體制造成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項目按時進(jìn)行。

技術(shù)支持和快速響應(yīng)能力：簡儀提供優(yōu)質(zhì)的本地化技術(shù)支持，快速響應(yīng)客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務(wù)的順利進(jìn)行。

該96通道振動測試儀成功應(yīng)用于客戶的某大型風(fēng)電裝備實驗室，實現(xiàn)了對風(fēng)力發(fā)電機塔架在不同風(fēng)速條件下的全尺寸振動監(jiān)測。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)質(zhì)量優(yōu)異，為設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。