基于PXI數據采集系統(tǒng)搭建懸臂梁固有頻率測試的方案
概述 在工程力學、機械、建筑、水利等諸多領域中，關于振動的測量一直是十分重要的課題。其中，等強度懸臂梁的固有頻率的測試就是一個典型例子。有別于傳統(tǒng)的繁瑣的硬件平臺，利用數據采集卡搭建的虛擬儀器測試系統(tǒng)將能更加快捷、方便、穩(wěn)定的實現數據的采集、分析、存儲等諸多要求。
測試要求 使用重錘錘擊測量點，采集測量點的幅頻曲線和實頻、虛頻曲線，對系統(tǒng)頻響函數特性曲線進行分析得出等強度懸臂梁固有頻率值。
硬件配置及技術指標：
PXIC-7310 3U 10槽PXI/CompactPCI儀器機箱
PXI7651 PXI控制器
PXI8510
※ 16位AD精度，每通道500KS/s采樣頻率
※ 差分8路同步模擬量輸入
※ AD緩存：8K字FIFO存儲器
※ AD量程：±10V、 ±5V、0～10V、0～5V
※ 程控增益：1，2，4，8倍（默認）或1,2,5,10倍或1,10,100,1000倍
※ AD觸發(fā)方式：支持模擬、數字觸發(fā)
※ 數據傳輸方式：軟件查詢、主DMA
※ 數字量輸入、輸出各8路
※ 支持多卡同步
※ 支持軟件自校準
系統(tǒng)架構：
實驗中使用加速度傳感器、電荷放大器和信號調理模塊完成懸臂梁多處測量點的加速度和振動信號的轉換和處理，將處理后的信號送入PXI8510多通道同步采集卡，對多點的加速度和振動信號進行顯示和分析。
圖（a）為濾波后的加速度信號曲線。圖（b）為幅頻響應曲線，其峰值對應的頻率，圖（c）虛頻曲線中最大標量賦值和圖（d）中0幅值對應的頻率可近似的看做懸臂梁的固有頻率。通過測試結果可知，三種結果得出的固有頻率接近。
系統(tǒng)軟件：
阿爾泰的數據采集產品，支持VC、VB、LABVIEW、LABWINDOWS等多種語言平臺，使用提供大量源代碼和dll，能方便快速的完成程序的編寫。本實驗中就是使用NI公司的labview，通過調用dll和函數，短時間內即可完成多通道波形實時顯示、數據存儲、數據回放、工程標定、時域統(tǒng)計分析、頻域自功率譜分析等。
結論
基于PXI的數據采集系統(tǒng)是由計算機虛擬儀器技術構建，對于加速度、速度、位移等沖擊振動參數的測試提供了從前端傳感器、信號調理到后端數據采集、分析處理的全套解決方案，系統(tǒng)功能靈活多樣，使用方便可靠，是環(huán)境試驗中理想的測試系統(tǒng)，可用于鐵路、橋梁、建筑、車船、機械、水利電力、石油、地質、環(huán)境保護、地震監(jiān)測等多個行業(yè)的各種沖擊振動參數測量試驗。
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