對(duì)飛機(jī)、火車、軍用車輛和土建結(jié)構(gòu)等大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試對(duì)于確保這些結(jié)構(gòu)的安全性和高性能至關(guān)重要。這些測(cè)試通常是生產(chǎn)的一大難題。要確保設(shè)計(jì)按時(shí)間進(jìn)度進(jìn)行，必須正確配置和執(zhí)行測(cè)試，且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說精確、可靠和及時(shí)。

結(jié)構(gòu)化測(cè)試效率的測(cè)量與其他類型的自動(dòng)化測(cè)試不同。在生產(chǎn)測(cè)試中，效率是通過測(cè)試單位時(shí)間和單位成本來測(cè)量，而大部分結(jié)構(gòu)化測(cè)試不可能在生產(chǎn)階段完成，因?yàn)樵摐y(cè)試本身會(huì)導(dǎo)致測(cè)試對(duì)象發(fā)生結(jié)構(gòu)化損壞。在設(shè)計(jì)驗(yàn)證期間，原型結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行全方位測(cè)試，以確保它們可以承受實(shí)際運(yùn)行中對(duì)其施加的各種負(fù)載條件。這些測(cè)試通常需要測(cè)試對(duì)象承受與實(shí)際操作中對(duì)等的負(fù)荷量和負(fù)荷周期。例如，航空公司引用結(jié)構(gòu)疲勞測(cè)試要求作為“設(shè)計(jì)服務(wù)目標(biāo)”(design service objectives, DSO)。新飛機(jī)設(shè)計(jì)的測(cè)試必須滿足三次DSO，或者說測(cè)試的負(fù)載循環(huán)應(yīng)相當(dāng)于飛機(jī)生命周期內(nèi)預(yù)期承受的三倍。由于這些測(cè)試都是在非常昂貴的產(chǎn)品級(jí)的原型機(jī)上進(jìn)行，而且通常要持續(xù)幾個(gè)月或幾年，因此結(jié)構(gòu)測(cè)試效率通常是根據(jù)開發(fā)時(shí)間、測(cè)試時(shí)間和數(shù)據(jù)可靠性來進(jìn)行衡量。要快速和精確地進(jìn)行首次測(cè)量，正確的選擇DAQ硬件和軟件是必不可少的。

NI SC Express模塊將信號(hào)調(diào)理和高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器集成到PXI Express平臺(tái)，用于靜態(tài)強(qiáng)度測(cè)試、疲勞測(cè)試、地面振動(dòng)測(cè)試和模塊分析等結(jié)構(gòu)化測(cè)試應(yīng)用。每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)都滿足這些應(yīng)用所需的測(cè)量速度、精確度、同步性和數(shù)據(jù)可靠性。

速度和精確度優(yōu)化

結(jié)構(gòu)化測(cè)試通常會(huì)要求由多個(gè)傳感器類型、高通道數(shù)和高數(shù)據(jù)采樣率，以提供有關(guān)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)或聲學(xué)事件的詳細(xì)信息。要滿足這些要求是非常困難的，因?yàn)闇y(cè)試中包含了海量的數(shù)據(jù)組。 SC Express是基于PXI Express搭建的，可為系統(tǒng)的每個(gè)模塊提供 250 MB/s的專用帶寬，以確保您在不犧牲采樣率的前提下擴(kuò)展通道數(shù)。

新技術(shù)和小型化使SC Express將信號(hào)調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換集成到同一設(shè)備，通過刪除易出錯(cuò)的連接線和連接器來實(shí)現(xiàn)更高的精確度。每個(gè)模塊針對(duì)其應(yīng)用的傳感器類型進(jìn)行了專門的的精確度優(yōu)化，如用于熱電偶的等溫連接以及用于應(yīng)變計(jì)的比率前端，以最大化減少激勵(lì)電壓的誤差。

圖1. 驗(yàn)證用于預(yù)測(cè)使用壽命的仿真模型時(shí)，必須從噪聲排放和傳統(tǒng)傳感器中采集高速同步數(shù)據(jù)，這可幫助設(shè)計(jì)驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)比以往任何時(shí)候都更早地預(yù)測(cè)到故障。

模塊之間或交叉測(cè)試設(shè)備之間的同步

要確保在盡可能少的測(cè)試運(yùn)行次數(shù)中捕捉足夠的信息，需要將分布在結(jié)構(gòu)化測(cè)試對(duì)象中的各種傳感器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。例如，英國(guó)國(guó)家可再生能源中心 (Narec)正在搭建一個(gè)耗資數(shù)百萬美元的傳動(dòng)系測(cè)試臺(tái)，以提供一個(gè)仿真環(huán)境來測(cè)試新波浪和風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備的性能和可靠性。該測(cè)試通過復(fù)合的噪聲發(fā)射和應(yīng)變力數(shù)據(jù)來分析直接負(fù)荷路徑，以提供最真實(shí)的仿真環(huán)境。測(cè)試要求的通道數(shù)較高，應(yīng)含有多種類型的傳器，且所有通道必須緊密同步，避免相位失真。為了實(shí)現(xiàn)所需的同步水平，Narec正在開發(fā)基于SC Express的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。借助此系統(tǒng)，應(yīng)變和聲學(xué)測(cè)量模塊可共用 PXI Express機(jī)箱內(nèi)置的10 MHz和100 MHz定時(shí)和同步線路。因此，您可通過物理連接實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)箱的同步來共享高精度時(shí)鐘，也可使用GPS或IEEE 1588來實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)的同步。

信心十足地進(jìn)行測(cè)試

借助PXI Express的高數(shù)據(jù)處理速率，您可對(duì)獲取的結(jié)構(gòu)化測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)查看和分析。 SC Express與NI LabVIEW實(shí)時(shí)模塊配合工作，具有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的高可靠性，可保護(hù)測(cè)試的完整性和測(cè)試對(duì)象本身。 此外，借助LabVIEW的實(shí)時(shí)功能，您可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的同步，同時(shí)確保所有的測(cè)量和控制都具有高確定性。

結(jié)構(gòu)化測(cè)試通常是大型結(jié)構(gòu)或測(cè)量設(shè)計(jì)流程中最昂貴、時(shí)間要求最嚴(yán)格階段之一。 您必須選擇正確的DAQ系統(tǒng)來避免由于測(cè)量分辨率和精確度不足而造成的時(shí)間和成本超支。 SC Express集成在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PXI Express平臺(tái)，具有快速、精度高、同步和實(shí)時(shí)操作功能，幫助您簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)化測(cè)試。