測量不同高低溫交變濕熱試驗箱的載荷信號

　　上一篇文章《》介紹了基于時域的振動疲勞試驗中通常涉及的各類車輛的試驗樣件和通過試驗樣件大小如何選取合適的液壓振動臺以及如何通過降成本的方式搭建自己的多自由度液壓振動臺。在這里為了開展一個時域振動疲勞耐久試驗前期需要道路載荷譜采集，道路載荷譜的分析與編輯，臺架時間的預評估，臺架上傳遞函數的測量，加速度信號的模擬和迭代，確定臺架時間及執(zhí)行耐久性試驗等一系列活動。

　　這里的載荷數據指的可能是力信號，應力信號，位移信號，加速度信號，扭矩信號，轉速信號，壓力信號，角度信號等，尤其是力信號，需要前期將待測部分從整車拆卸下來，粘貼應變片，臺架上進行力信號的標定，相對麻煩一些。根據不同的臺架試驗上需要，測量不同的載荷信號。這里進行采集活動并不是在用戶路面上進行采集，而是在試驗場內進行，因為大前提是已經建立好了用戶與試驗場的關聯，當然，關聯過程中是要應用概率分布理論的，如下圖1的關聯過程。

　　我們拿著裝好相應傳感器和數據采集器的車輛需要按照之前關聯數據制定試驗場采集數據規(guī)范，即不同的特征路面采集多少數據。具體到數據采集，采集器的軟件設置是很重要的，一般我們設置的采樣率要遠大于我們關心的頻率，但是采樣率過高的話，數據占內存比較大，太小的話，容易導致關心的頻率采集不到，建議直接設置512Hz采樣率，對液壓臺架早就滿足需要了，后期可以重采樣等。設置的量程不能太大，容易導致信噪比不好，量程太小我們容易使正常信號丟失，建議先按照以往的經驗先直接設置好，然后在惡劣的特征路面上跑車預采集一下，然后做相應的再修改。關于司機的定義，個人認為找一位司機按照既定的規(guī)程分別跑三次和找三位司機按照既定的規(guī)程分別跑一次都行。

　　當我們拿到道路載荷數據的時候應當仔細的閱讀時域數據，觀察當前的數據是不是正確的數據，步入式高低溫試驗室出現的一些大峰值是否是合理數據；有毛刺信號的話要進行去毛刺處理，即檢測毛刺信號的斜率，預設置一個大的斜率門檻，讓軟件自動選擇，根據選擇的效果修改設置的斜率門檻值直到所有的毛刺信號全部選中；如果數據有整體漂移，這時候需要去漂移，通常有兩種途徑，一種是高通濾波，如果我們只看漂移的趨勢曲線，那么它的周期是一個很長的量，對應的頻率是個極低的數值，可直接在高通濾波器紅設置一個極低的數值進行高通濾波，另一種方法是去掉動態(tài)均值的方法，將數據分成一些列片段，計算每個片段的均值，然后將每個片段的數據減去這個均值，即可得到去漂移之后的數據；然后就是簡單的校驗數據的有效性，因為我們采集的大部分信號都是對稱的信號，往往測點都是對稱的，這時候需要檢查對稱數據的時域，頻域，幅值域和雨流域，如果數據在各個域上表現出相似的特征，那么可以認為數據是有效地。

　　關于數據的具體編輯，臺架試驗畢竟是時域上加速的臺架試驗，就要求我們要把無損傷的片段刪掉，甚至將低損傷的片段直接刪除掉，當然，開始將過度路面的數據刪掉，有些機構僅做到這一步的數據編輯，雖然很合理，畢竟試驗場相對于用戶，已經是加速了的，但是這樣的話相當于我們的試驗樣件在臺架上跑試驗場，同樣需要的時間也是很長的，如下圖3，我們需要在試驗室內幾百小時驗證用戶使用好幾年的情況。

　　這時需要在此基礎上繼續(xù)刪除小信號數據，如果有應力信號作為參考的話，可以直接根據S-N曲線刪除轉折點以下對應的時域數據。關于小信號刪除的方法，如果我們查看網上資料或者某些軟件代理商講解，會有很多種方法，本人認為手動刪除是做靠譜的方法，至少你知道刪除了哪部分數據，步入式高低溫試驗室屬于在你自己定義的游戲規(guī)則操作的。

　　這一步是檢測你刪除數據到什么程度了，如果刪的太多，那么信號會失真太嚴重，可能對應的臺架時間極短，例如一個小時就做完了，這是不合理的，信號刪的太少會導致臺架時間過長，步入式高低溫試驗室體現不出臺架加速試驗的優(yōu)勢。總體原則還是目測時域數據，整體上認為小信號都刪的較干凈就可以了，但是這需要大量實踐經驗才會促成你準確的進行判斷。

　　時間的預評估基本思路就是按照單位時間相對損傷的原理機型的，假定一個固定的斜線為材料的S-N曲線，計算刪除小信號之后的剩余數據的單位時間偽損傷，然后計算刪數據之前的單位時間偽損傷，計算兩個偽損傷的比值，然后根據壽命要求即可初步判定臺架時間，這里僅僅是初步判定的原因是我們還不知道我們稍后數據模擬的精度如何。

　　進行這一步需要將測試件固定在試驗臺上，給試驗臺的一個白噪聲信號，然后試驗臺播放這個白噪聲信號，采集試驗樣件上的響應信號，這時候軟件會自動計算系統(tǒng)頻響函數曲線，如果對次得出的頻響曲線不是很有信心的話，可以多試幾套參數，得出多套頻響曲線，選擇的頻響函數曲線用于接下來的使用。

　　我們得到系統(tǒng)的頻響曲線后，試驗臺軟件可自動計算頻響函數的逆矩陣，因為我們給試驗臺提供的是響應信號，試驗臺終目的是生成一套內部的激勵信號，播放這個激勵信號后產生的響應信號和我們提供的編輯之后的載荷信號在時域和頻域上是一致的。軟件會根據我們提供的編輯之后的信號結合頻響函數的逆矩陣，生成一個很小的激勵信號，然后播放這個很小的激勵信號，這時候會產生一個很小的響應信號，如果我們把這個很小的響應信號和提供的編輯之后的路譜放在一起，發(fā)現這兩個通道的時域數據趨勢基本一致，就是幅值大小不一致，功率譜密度曲線也是這個樣子，然后試驗臺軟件根據這倆通道數據的差值，在計算一個稍大點的激勵信號，在進行如上所述的重復，經過很多輪較量之后，后的一步播放的激勵信號產生的響應信號的曲線應該和我們開始提供的編輯之后的路譜一致，這樣才算是一個程度的模擬與迭代。

　　我們把后一步我們滿意的響應信號計算偽損傷再和之前的偽損傷進行比較，得出終版的臺架時間，但是這時候一般壽命要求是多少小時多少失效率，根據具體的概率分布計算真正的臺架時間，要遠大于壽命要求對應的臺架時間，因為我們只有那么一兩個樣件，成本的考慮不可能很多樣件，無法在臺架上應用很多樣件去驗證這個失效率，要想驗證處失效率只能是延長臺架時間了。

　　這篇文章相對具體的介紹了振動臺模擬道路數據的基本過程，包含道路載荷譜采集，道路載荷譜的分析與編輯，臺架時間的預評估，臺架上傳遞函數的測量，加速度信號的模擬和迭代，確定臺架時間及執(zhí)行耐久性試驗，每一步都有大量工作要做，整體上完整的執(zhí)行下來是一項大工程，需要相對較大的投入，但是這樣大大縮短了我們驗證某個產品的時間，真正實現了試驗室的加速道路模擬試驗。

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