美国SD公司的动态分析仪

                              美国SD公司的NVH分析系统

1.介绍

SD公司成立于1961年，是世界著名的专业振动控制及测试分析系统生产商。该公司的产品用户遍及世界各地的航天、航空、兵器，航海，汽车等行业。中国大陆已有许多家SD公司振动测试控制系统、STAR系列软件用户。特别值得一提的是，SD已向成都的中国核动力研究院交付一套振动测试控制系统，价值近百万美元。

SD总部设在美国加利福尼亚州圣琼斯(San Jose)市，在德国、法国、英国设有分公司，

在几十个国家有授权代理。DMS(国际)有限公司是SD公司在中国大陆的代理商。SD公司的主要产品有：

1、基于工作站平台的大型振动台控制系统及动态信号分析JAGUAR：SD2570、SD2560；

2、基于PC的中小型振动控制系统动态信号分析PUMA；

3、STAR系列模态测试、模型修改、声学分析软件。

2. NVH动态分析系统特点：

•   实时性好，可靠性高
•   测试分析所用的硬件电路均置于信号处理箱中，信号实时计算和分析由高性能DSP完全独立于计算机，充分保证测试分析的实时性和可靠性。
•   测试精度高、动态范围宽
•   24位分辨率的ADC/DAC，配合高精度浮点数字滤波和低噪声设计技术，具有很高的测量精度和动态范围。两个带有高精度多功能信号源
•   功能强大的信号源有效的提高了测试效率，并减少了测试设备的投资。
•   内置ICP传感器恒流源, 支持TEDS传感器基于Windows，自动生成Microsoft Word试验报告
•   应用软件运行在Windows操作系统下，人机界面友好；并能自动或手动生成Microsoft Word试验报告，用户可自定义报表内容。
•   高速USB2.0/以太网接口
•   即插即用，使用方便

系统指标：

（一）输入部分

通道 数: 2，4，8,16，32 通道同步输入，可扩展到1024个通道

滤  波：每通道独立的模拟抗混叠滤波器和160dB/OCT数字滤波器

电压范围：±30V_PEAK 

量  程：量程：±30V、±20V、±10V、±5V、±2V、±1V、±100mV、±10mV，程控设置

分辨 率：24位模数转换器(ADC)

动态范围：130dB

谐波失真： < -95dB

通道匹配：相位0.1°，幅值±0.05dB（0～42kHz）

采样频率：最高204.8K SPS，可分档程控设置

○直流精度：0.3%F.S.

○信噪比：≥100dB

○内部缓存：64MB

○耦合方式：交流（AC）、直流(DC)、地(GND)

○信号输入方式：单端或差分，程控设置；

○输入信号类型：电压输入或ICP传感器和TEDS传感器输入，程控设置。（电压信号，直接输入；内部有4mA恒流源，可为ICP传感器供电。）

○触发方式：自动触发、电平触发、外部事件触发

○频率精度：0.01%

○模拟滤波：每通道独立的模拟抗混滤波器（8阶巴特沃兹低通滤波，截止频率20KHz），可程控选择。

○数字滤波：带外衰减：160dB/oct

○通信接口：USB2.0/以太网

○电源：内部电池，DC (9-36V) 车载电池，或 100~240V、50~60Hz，交流供电

○操作温度范围；0  to45 ℃

○存储温度范围：-10 to50 ℃

○湿度范围：10% to 90% RH non-condensing

（二）信号输出部分

○通道数：1-8通道

○滤波：每通道独立的模拟抗混滤波器（8阶巴特沃兹低通滤波，截止频率20KHz）和160dB/oct数字滤波，都可程控选择。

○输出电压范围：±10V

○分辨率：24BIT

系统功能： 

•       数据记录与回放离线分析
•      冲击/跌落测量分析和SRS分析
•      模态数据采集与分析
•      声学分析
•      旋转机械分析与阶比跟踪
•      多平面现场动平衡测试分析
•      无线（10公里以内）传输数据功能
•      防静电和本安型功能设计

3. NVH的软件介绍

3.1 模态试验与分析软件包（STAR PREMIER）

Ø        结构线架模型生成，节点数和部件数没有限制，测量点DOF自动加到通道标示；支持数码相机文件格式，建立几何模型；

Ø        力锤激励模态试验；

这是最简单快速的试验方法，可以适用于简单部件的模态试验，用激振力锤来激励结构，和进行加速度和力信号的采集和处理，实时得到结构的传递函数矩阵。

同样，软件也提供了多种帮助工具和试验引导。提供了很好的用户界面，专业化的完成模态试验，包括多点响应测量和移动激励点的试验方法（MIMO），和激励点不动方法。

模态参数识别(模态分析)：

a)    基本经典方法: SDOF峰值和圆拟合；

这是最基本的模态参数识别方法，只使用于简单的结构和模态密度比较低的情况。也即基本教科书讲到的方法。

b)  整体MDOF参数识别方法：

包括：复模态指示函数法(CMIF)，最小二乘复指数法(LSCE，时域)和频域直接参数估计法(FDPI)；

这些更为复杂的分析方法，已得到了工业用户的广泛接受，适用于不同的工程对象，实际上已经是标准的模态参数识别方法；对于同一组试验数据，可以使用不同的方法进行参数识别，其结果可以互相印证，增强对分析结果的相信程度和可靠性。

c)    模态参数：

包括：频率，阻尼，模态振型，模态参与因子，各种广义参数等；

d)    模态参数质量的评价方法：

在得到了比较合理的模态参数之后，我们还要用不同的方法从不同的方面进一步检验。CADA-X模态分析软件中提供了十多种方法：比如稳态图，可以在识别过程中帮助用户分离物理模态和计算模态，MAC模态置信准则，可以数字表格或矩阵图的方式来检验模态振型的正交性，检查模态的空间几何泄漏；模态复杂性，可以检验响应测量方向的错误（对于大型复杂的模态试验，这种检查是非常不容易的，振型直接错误）；最小二乘误差表和奇异值图方法可以验证模态模型大小；以及其他模态相位分布图，正交性检查，多变量模态指示函数，FRF综合等方法。

e)    多种模态模型的动画显示，便于用户选择，比较和解释试验模态分析结果。

ODS 工作变形分析和时域动画显示

      用于研究结构在工作状态下的时域或频域变形,所用数据包括阶次和频率截面、频响函数和互谱函数等。结构动画可以在设定的范围进行扫描。

工作模态分析

      用于由于工作激励和环境激励下结构的模态参数识别。相关函数作为输入，识别方法有最小二乘复指数法和子空间法。它包括相关函数的前处理，模型的有效性及振形动画显示。

旋转机械特征试验分析

      用于分析与转速有关的振动噪声问题,提供了数据采集,实时和后处理功能。数据采集包括:交互式转速脉冲信号调制;多转速信号处理和准静态测量通道;固定采样率的特征分析;在线阶次跟踪测量分析;实时、缓存和直通采集模式。实时处理有:谱采集、1/N倍频程(包括ANSI标准) 、阶次采集、窄带或宽带总量级、参考曲线、积分/微分,加权,标尺、导出通道等。后处理有:时域、频域、阶次域、转速域处理;交互式频/阶次/倍频程剖面;不同次测量之间的平均;带弯曲线和隐线消除的瀑布图;阶比和分数倍频程图;用户定义的彩色图和坎贝尔图;从直通采集或磁带记录的数据中提取阶次信息;Kalman 滤波;角度域数据重采。

说明：如上各种分析软件和硬件平台的更详细指标，可参见对应的规格文件Product information Sheet,这些文件也是系统最后验收的标准。如果结合项目服务工程培训，这些功能会得到更详细的讲解和发挥，可以更好的掌握使用。

3.2 声学分析软件包（STAR ACOUSTICS）

声强测试

改善生产力与准确性

STARAcoustics^TM是一套可进行多通道的FFT运算或实时的音阶分析和麦克风探测的声强测试程序。声强分析可使你做到：

·          快速识别噪声源

·          精确地测定来自于噪声源的声功率辐射

·          在噪声环境下获得测量值，消除声耗损

·          符合ISO标准

满足专家级测试要求的功能全面的声学分析方案

对识别噪声源和量化声功率进行优化，STARAcoustics^TM简化测试并帮助你获得无与伦比的测试精度。他非常全面的功能设置可使你轻松地从测量仪器获得数据并进行详细地分析，可以以多种格式查阅结果产生高质量的报表。

测试设置和数据分析

快速地建立标准和自定义测试配置

STARAcoustics^TM通过工程来组织数据：所有的与测量仪器，麦克风和外部环境相关的测试参数都方便地定位于单一的工程记录栏中。

新用户和偶尔用户可以通过一个STARGateway^TM的交互过程指向界面来一步一步指导自己完成操作。

在多功能的显示栏中分析测量值和设置数据

STARAcoustics程序用具有专家  级的交互测量界面显示来进行窄(频)带和倍（频）带的声音测量，包括真实、复杂和两极数据。你可以观看单个测量值或用显示适合无限量测量数目的窗口来观看整个数据以发现他的趋势和不规则性。全面的显示功能（光标、变焦、栅格和缩放）可使您定位于您感兴趣的测量参数。

完整的测量分析功能

STARAcoustics程序可以执行各种各样功能的关于窄(频)带和倍（频）带的强度和声压水平的数据。你可以从窄（频）带的交叉频谱数据转换成单步的强度，如果需要可以合成数据为1/1音阶、1/3音阶或用户自定义的频段。很容易实现增加（A、B和C）和修正（幅值和相位）。计算临界数据的评估功能（例如：压强(PI)指标，剩余压强（PI）和动态性能指标）不需要从菜单中选调命令，便可直接计算。

自动检验测量品质

通过选择评估命令可检验所有的测量品质。STARAcoustics然后自动地配置屏幕以显示测量系统的动态性能指标和被选测量值的压强指标。你可以直观地检查测量值以确认其是否在测量系统的动态性能指标可接受的限度内。

应用行业：

1、车辆行业测试

• 能够帮助这类客户高效地完成样机的测试，让他们了解产品的品质属性，并通过测试来验证其产品性能。

●     车辆振动可靠性试验

●    车架动力学测试
●    车辆动力学特性
●    发动机动力学特性
●    车辆NVH试验与分析
●    驾驶舒适性
●    车辆结构模态测试与分析

●  火车等移动物体的动力学测试

2、航空航天领域

• 为用户提供完善、精确而可靠的振动、噪声、结构模态等测试手段，测试通道可从几个至上千个，能满足制造商的各种测试的需求，帮助制造商在尽可能减少开发成本和风险的前提下，开发出更优异的产品。
• 整机和关键零部件的振动测试
• 飞机引擎性能测试
• 飞机的颤振试验
• 飞机飞行测试
• 噪声测量和噪声源识别
• 振动-声学测量和分析，问题诊断和设计优化
• 结构刚度与固有频率测定
• 试验与工作模态分析

3、机械装备制造行业

为用户提供完善、精确而可靠的振动、噪声、模态、动态特性的等测试手段，帮助许多机械行业的制造商们能够开发出更优异的产品，在减少开发成本和风险的前提下，大大缩短产品开发周期。

●整机和关键零部件的振动测试

机械制造及机械装备业是工业体系的源头，尤其是在机床、动力机械、石化机械、矿业机械等关键领域，尽管仿真样机技术已经获得飞速发展，然而物理试验技术仍然是提高产品性能的最佳途径。

●辐射噪声测量和分析

●振动-声学测量和分析，问题诊断和设计优化
●主轴旋转稳定性，振动与转速的关联分析
●轴心轨迹，主轴跳动分析，轴承测试
●结构刚度与固有频率测定
●试验与工作模态分析

●设备运行状态监测

4、土木及建筑物行业

目标集中在使这类试验更加高效地完成，并最大限度的发挥试验数据产生的工程作用，为建筑师们提供解决方案。

●房屋、桥梁等结构系统的分析、试验和验证

●保证结构系统的可靠性和使用寿命

●诊断及预报结构系统的故障

●保证结构系统的设计最优化计量与检定

 充分利用公司研发团队的经验，并与多家国内知名检定机构合作，探索并解决高效率、高精度完成振动与噪声相关设备的计量检定问题。

●动态信号测试分析

●环境噪声测试分析 

●振动传感器校准

●电动振动台检定 

●冲击、碰撞试验台检定

5、包装与运输行业

有着极为专业的振动、冲击及运输过程中的试验经验，以专业资格试验室的品质和手段，帮助许多客户提高其产品力学可靠性，放心的将合格产品交付到客户手中。

●振动可靠性试验、振动量级试验

●冲击、跌落及碰撞可靠性测试通用测试

●多参数的信号记录

●动态参数测试

●瞬态测试

●分布式测试

●工业现场测试