Ударный спектр отклика (SRS) — анализ

Спектры по стандарту ISO 18431-4, рассчитываемые в режиме реального времени во время проведения испытания.

Спектр реакции на удар преобразует нечитаемый переходный процесс в кривую потенциального ущерба. Вместо того чтобы оценивать удар по его пиковому значению g — которое зависит в равной степени как от датчика и его крепления, так и от самого события — спектр ударного отклика (SRS) позволяет предсказать, как конструкции с разными собственными частотами отреагируют на один и тот же импульс. Именно на этом языке формулируются технические требования к ударопрочности — от стандарта MIL-STD-810 до требований к пироударопрочности космических аппаратов.

DewesoftX рассчитывает SRS в соответствии с ISO 18431-4, и делает это онлайн, во время приобретения — а не после. Динамика уровней ударов отображается в режиме реального времени на протяжении всех повторяющихся событий, что позволяет оценивать испытание ещё во время его проведения, а не обнаруживать проблему уже на этапе постобработки. Результаты отображаются на логарифмическом графике псевдоскорости, где ускорение, скорость и смещение можно считывать с одной и той же кривой. Модуль SRS входит в состав DewesoftX, который поставляется с каждой системой Dewesoft без дополнительной оплаты.

Расписание звонков 1:1

Особенности

Онлайн-SRS в режиме реального времени

Рассчитывайте спектры реакции на удары в режиме реального времени во время сбора данных, а не после него. Онлайн-обработка выявляет тенденции в уровнях ударов в последовательности событий и оптимизирована для высокой частоты ударов, благодаря чему удары, следующие с небольшим интервалом, обрабатываются без потери спектров.

Спектр псевдоскоростных ударных волн

График псевдоскорости в логарифмически-логарифмической системе координат с регулируемыми осями со всех четырёх сторон, что позволяет считывать значения ускорения, скорости и перемещения с одной кривой. Значения, отображаемые курсором для каждой величины, сразу же появляются в заголовке графика.

Соответствует стандарту ISO 18431-4

Показатель SRS рассчитывается в соответствии со стандартом ISO 18431-4, поэтому результаты сопоставимы с данными любого другого анализатора, соответствующего этому стандарту, и могут быть обоснованы в протоколе испытаний.

Автоматическое обнаружение ударов

Режимы фиксированного и динамического обнаружения находят событие и устанавливают окна «до удара», «во время удара» и «после удара». Динамический режим работает в режиме реального времени, поэтому повторяющиеся удары фиксируются без необходимости ручной установки курсоров.

Девять выходных каналов

Композитные (максимаксные), первичные и остаточные кривые, каждая из которых представляет собой абсолютный максимум, максимум и минимум, доступны для ускорения, скорости или перемещения.

Настраиваемый диапазон частот и разрешение

Установите начальную и конечную частоту расчёта и выберите шаг в долях октавы, обеспечив необходимое разрешение в тех диапазонах, где характеристика имеет важное значение.

Демпфирование и коэффициент качества

Установите относительное демпфирование или коэффициент качества и изменяйте его в автономном режиме без повторного запуска теста. Стандартное демпфирование 5 % соответствует Q = 10; нулевое демпфирование обеспечивает максимальный отклик, а сильное демпфирование сглаживает кривую.

Любая система единиц измерения

SRS поддерживает все единицы измерения, определенные в редакторе физических величин, как в системе СИ, так и в дюймовой системе. Результаты можно экспортировать в MATLAB, Excel, DIAdem, FlexPro и UFF.

Простая и понятная настройка

Настройка датчиков, системы сбора данных и программного обеспечения осуществляется быстро и просто. Благодаря автоматическому распознаванию датчиков и поддержке TEDS вы сможете приступить к измерению сигналов в кратчайшие сроки.

Продвинутые вычисления

Все соответствующие параметры, такие как составной/максимаксный, первичный и остаточный, рассчитываются онлайн в режиме реального времени. Результаты в спектре частотной области могут отображаться в виде ускорения, скорости или смещения.

Значок бесплатного программного обеспечения

Что такое спектр ударной реакции (SRS)?

Спектр импульсного отклика представляет собой график пикового отклика набора гипотетических систем с одной степенью свободы (SDOF) в зависимости от их собственной частоты, когда каждая из них подвергается воздействию одного и того же измеренного импульса, приложенного к ее основанию.

Представьте себе ряд колебательных систем «масса-пружина-демпфер», закреплённых на одной поверхности, каждая из которых настроена на свою частоту в интересующем диапазоне. Приложите к ним всем измеренную временную характеристику ускорения, зафиксируйте максимальный отклик, достигаемый каждой из них, и постройте график этих пиковых значений в зависимости от частоты. Эта кривая и является SRS. Предполагается, что каждая система с одной степенью свободы (SDOF) не оказывает влияния массы на входной сигнал основания.

Результат позволяет определить то, чего не показывает временная характеристика: какие частоты данный удар возбуждает сильнее всего и, следовательно, какие резонансы в реальном изделии подвергаются риску.

Почему пикового ускорения g недостаточно

Необработанная кривая удара представляет собой одно число, которое зависит от датчика, крепления и частоты дискретизации. Она ничего не говорит ни о частотном составе, ни о том, сосредоточена ли энергия именно в тех местах, где ваш продукт уязвим. Два импульса с одинаковым пиковым значением g могут иметь совершенно разный потенциал повреждения.

Прежде чем полагаться на SRS, стоит знать о двух его свойствах. Преобразование заключается в следующем: необратимый — многие различные формы сигналов дают одинаковый спектр, поскольку учитываются только пиковые значения. А кривая зависит от коэффициент демпфирования учтенное в расчетах, поэтому при указании значения SRS всегда следует указывать и коэффициент демпфирования.

Онлайн-анализ SRS в режиме реального времени

Традиционно SRS представлял собой операцию постобработки: проводится испытание, сохраняются данные, устанавливаются курсоры вокруг события, производится пересчёт, а затем анализируется кривая. Если удар был неверным, об этом становится известно только после — а в случае разрушающего испытания «после» означает, что был израсходован ещё один образец.

DewesoftX вычисляет спектр ударных откликов онлайн, во время приобретения. Спектр обновляется по мере поступления ударных нагрузок, поэтому вы можете отслеживать динамику показателей в ходе последовательности событий и оценивать результаты испытания ещё до его завершения. В случае программ с повторяющимися ударными нагрузками — последовательностей падений, серий выстрелов, многоосевых квалификационных испытаний — это позволяет превратить часы постобработки данных в отображение результатов в режиме реального времени.

Онлайн-обработка оптимизирована для высокой частоты импульсов, поэтому события, следующие с небольшим интервалом, обрабатываются без потери спектров.

Временные блоки SRS

Онлайн-обработка осуществляется по заданным временным интервалам, и вы можете отслеживать, какие именно интервалы используются для каждого расчёта. Это позволяет без труда установить разумные временные рамки для базового периода до шока, самого шока и периода затухания после шока — трёх временных интервалов, которые определяют, имеют ли смысл первичные и остаточные результаты.

Режимы обнаружения ударов

Исправлено При обнаружении используются заданные интервалы времени, подходящие для контролируемого теста, в котором событие происходит по сигналу.

Динамический Система обнаружения адаптирует окна к каждому событию и поддерживает онлайн-обработку, что и делает возможным автоматический захват повторяющихся последовательностей ударов.

В настройках каждого режима приведена иллюстрация, демонстрирующая, как его параметры влияют на процесс обработки — это полезно в тех случаях, когда тестовая процедура передается лицу, не участвовавшему в её разработке.

Спектр псевдоскоростных ударных волн (PVSS)

Ускорение — это естественная единица измерения удара. Однако не всегда это лучшая единица для его оценки.

Псевдоскорость пропорциональна пиковому напряжению, которое ударная волна вызывает в конструкции, что делает спектр псевдоскорости ударной волны более прямым показателем потенциала повреждения, чем одно лишь ускорение. В случаях, когда необходимо сравнить две ударные волны с очень разным частотным составом, именно спектр псевдоскорости ударной волны (PVSS) позволяет сделать такое сравнение значимым.

DewesoftX отображает результаты SRS на логарифмическом графике псевдоскорости, оси которого можно настраивать со всех четырёх сторон, что позволяет считывать значения ускорения, скорости и перемещения с одной и той же кривой. Значения в точке нахождения курсора отображаются в заголовке графика для всех величин одновременно — наведите курсор на излом кривой и снимите показания всех трёх величин, не переключая режимы просмотра.

График псевдоскорости поддерживает режим динамического обнаружения ударов в режиме реального времени, поэтому этот вид доступен как в режиме реального времени, так и при последующей обработке данных.

DewesoftX Pseudo-velocity shock spectrum (PVSS)

Настройки расчета SRS

Все параметры, влияющие на результат, доступны для просмотра, и все они могут быть изменены в автономном режиме и пересчитаны без повторного проведения теста — что имеет важное значение в тех случаях, когда в спецификации предполагается значение демпфирования, отличное от того, которое вы измерили.

Setting	What it does
Start / end frequency	Defines the calculation range. The upper limit is bounded by the acquisition sample rate.
Frequency division (octave)	Sets frequency-domain resolution. Finer fractional-octave spacing gives more points per octave.
Damping / quality factor	Relative damping ratio or Q. 5% damping = Q of 10. Zero damping gives maximum response; very high damping produces a nearly flat line.
Remove DC offset	Averages DC over a defined interval at the start of the signal and subtracts it as a constant.
Compensate DC drift	Calculates DC at the start and the end of the signal and subtracts a linear interpolation between them.
Velocity DC filter	Removes the DC component from the calculated velocity time history.
Noise floor	Measures the input noise floor over a defined interval, so the useful dynamic range of the result is known.
Shock detection mode	Fixed or Dynamic. Dynamic supports online processing and adapts the time blocks to each event.
Units	All units defined in the Physical quantity editor, SI or inch-based.

Для каждого режима обнаружения ударов в настройках имеется иллюстрация, демонстрирующая, как его параметры влияют на обработку данных — это полезно при передаче протокола испытаний лицу, которое не участвовало в его составлении.

Выбор значения демпфирования

Относительное демпфирование 5 % — коэффициент качества Q, равный 10, — является стандартным значением по умолчанию и принимается в большинстве технических условий. Соотношение имеет вид Q = 1/(2ζ), поэтому уменьшение коэффициента демпфирования вдвое приводит к удвоению Q и повышению амплитуды пиков.

Более низкое демпфирование приводит к формированию спектра с более выраженными пиками, поскольку каждый осциллятор колеблется дольше и имеет больший радиус действия. Очень высокое демпфирование сглаживает кривую, приближая её к прямой линии. Ни один из этих подходов не является неправильным; они дают ответы на разные вопросы. Важно то, что значение демпфирования изменяется вместе с результатом, поскольку один и тот же удар при разных соотношениях даёт разные спектры.

Подробнее читайте в руководстве по DewesoftX SRS

Выходные каналы SRS

Результаты предоставляются в виде ускорения, скорости или перемещения, причем каждый из этих показателей разбит на три временных интервала — всего девять каналов вывода:

Section	Name	What it represents
Whole measurement	Composite / maximax	Worst-case extrema across the whole event — absolute max, max and min
During the shock	Primary	Forced response, while the input is still being applied
After the shock	Residual	Free vibration, after the input has stopped

Каждое из этих значений может принимать следующие значения: абсолютное максимальное, максимальное (положительное) и минимальное (отрицательное).

Максимакс — диапазон абсолютных положительных и отрицательных откликов в пределах всего диапазона измерения — является стандартным форматом представления данных и кривой, на основе которой составляется большинство технических спецификаций. Если в документе без уточнений упоминается «SRS», это почти всегда означает кривую «максимакс» с демпфированием 5 % на логарифмически-логарифмическом графике.

Первичные и остаточные Это имеет значение, когда необходимо определить источник потенциального повреждения. Высокий первичный сигнал при низком остаточном свидетельствует о том, что конструкция подвергается сильным нагрузкам, но быстро стабилизируется. Низкий первичный сигнал при высоком остаточном указывает на то, что конструкция продолжает вибрировать после воздействия — что обычно является признаком проблемы резонанса и лежит в основе проектирования изоляторов и креплений.

Разделение положительные и отрицательные случаи, когда конструкция реагирует асимметрично, что часто встречается там, где соединение, крепление или точка контакта ведут себя по-разному при растяжении и сжатии.

Подробнее читайте в руководстве по DewesoftX SRS

Loading player...

Сравнение SRS с эталонной кривой

Расчет спектра ответов что произошло. В квалификации задается другой вопрос — Это проходит? — и этот ответ получается в результате сравнения измеренного SRS с эталонной кривой: требуемым спектром, указанным в технических характеристиках, с полосами допуска по обе стороны.

Эти диапазоны закреплены в стандартах, а не оставляются на усмотрение инженеров, и их границы более узкие, чем ожидают большинство людей.

Требования стандарта MIL-STD-810H

Оба метода испытаний на ударные нагрузки, описанные в стандарте MIL-STD-810H, определяют свои требования в виде допусков в дБ относительно эталонного максимального ускорения SRS, и в обоих случаях указывается, как необходимо рассчитывать спектр, чтобы сравнение было достоверным.

Parameter	Method 516.8 — Shock	Method 517.3 — Pyroshock
Primary band	−1.5 / +3 dB, ≥90% of points	−3 / +6 dB, 80% of points (near-field) or 90% (mid/far-field)
Remaining points	−3 / +6 dB	−6 / +9 dB
Frequency range	10 Hz – 2 kHz	100 Hz – 20 kHz (10 Hz – 3 kHz for shaker-based far-field)
Spectrum type	Maximax acceleration	Maximax acceleration, with maximax pseudo-velocity as required secondary display
Resolution	1/12-octave centre frequencies	1/12-octave centre frequencies (Procedures I–IV)
Damping	Q = 10 (≈5% critical)	Q = 10, plus a second pass at Q = 50 where the data drives a lab simulation

Два требования ставят людей в затруднительное положение.

Тестируемый объект также завершает работу с ошибкой. Метод 517.3 требует, чтобы по крайней мере половина отдельных значений SRS превышала номинальные характеристики. Спектр, который по всему диапазону комфортно укладывается в нижнюю полосу допуска, не считается прошедшим испытание — это означает, что изделие не прошло испытание в полном объеме.
Разрешение и демпфирование — это не вопрос свободного выбора. В обоих методах заданы центральные частоты с шагом 1/12 октавы и коэффициент Q = 10. Спектр, рассчитанный с шагом 1/3 октавы или с другим коэффициентом демпфирования, не поддается сравнению с эталонным, каким бы качественным ни было лежащее в его основе измерение.

Положительная, отрицательная и импульсная симметрия

В методе 516.8 максимальный и минимальный спектры используются совместно для проверки симметрии: если как положительный, так и отрицательный отклик находятся в пределах допуска, импульс считается симметричным. Именно здесь отдельные выходные каналы «max» и «min» играют важную роль — асимметрия между ними является задокументированным результатом, а не диагностической особенностью.

Сравнение с эталонными данными в DewesoftX

Эталонная кривая задается в модуле «Эталонная кривая» DewesoftX: её можно ввести вручную, загрузить из результатов измерений одним нажатием кнопки или вставить непосредственно из технического задания. Измеренные показатели SRS постоянно сравниваются с ней, и канал вывода состояния меняет состояние, когда кривая пересекает предельное значение.

Поскольку в результате получается канал, а не изображение, результаты «прошел/не прошел» можно регистрировать, отображать, использовать в качестве триггера и экспортировать вместе со всеми остальными данными теста — таким образом, вердикт о квалификации хранится в том же файле данных, что и подтверждающие его данные.

Узнайте больше об испытаниях на механические удары — сами стандарты, типы тестов и аппаратное обеспечение.

Отчетность и экспорт

DewesoftX включает в себя полнофункциональные инструменты для создания отчетов, которые позволяют составлять отчеты непосредственно в нашем программном обеспечении.

Отчет о результатах SRS выводится непосредственно из DewesoftX вместе с графиком во времени, видеозаписью и данными по любым другим каналам, записанным на той же временной основе. Экспорт осуществляется в форматы MATLAB, Excel, DIAdem, FlexPro и UFF.

Лицензии на анализ предоставляются бесплатно и без ограничений, поэтому коллеги могут открыть результаты измерений, изменить значение демпфирования, пересчитать данные и ознакомиться с результатом, не приобретая отдельную лицензию. В случае отчета об испытаниях, который должен быть проверен заказчиком или органом по сертификации, это позволяет избежать типичных сложностей, связанных с отправкой кому-либо файла с данными, который он не сможет открыть.

Print the report from the measurement screen

Аппаратное обеспечение DAQ для измерения SRS

Надежность SRS зависит от точности измерений, лежащих в его основе. Расчет точно воспроизводит все, что поступило на преобразователь, — включая энергию, которая подверглась эффекту алиасинга из диапазона выше предела дискретизации и отображается в спектре как легитимная низкочастотная составляющая, которую невозможно удалить впоследствии.

Системы сбора данных (DAQ) Dewesoft оснащены фильтрами сглаживания в тракте аналогового сигнала, а SIRIUS® XHS обеспечивает полосу пропускания, необходимую для регистрации пироударных и баллистических явлений. Модуль SRS работает на любой системе Dewesoft, поэтому один и тот же анализ применяется независимо от того, является ли входным блоком двухканальный портативный прибор или 288-канальная стойка.

Перейти на страницу, посвященную испытаниям на механические удары — полный перечень оборудования, датчиков, стандартов и типов испытаний.

SIRIUS X LED ring for checking connection status of IEPE sensors

Что умеет и чего не умеет Dewesoft SRS

DewesoftX измеряет и анализирует shock: сбор данных о событии, расчет спектра и представление результатов.

Он не работает Синтез SRS — формирование сигнала возбуждения для воспроизведения заданного спектра на вибростенде — и не управляет вибростендом или ударной установкой. Это функции контроллера, а системы Dewesoft работают в сочетании с любым имеющимся у вас контроллером, а не заменяют его.

На практике это означает, что Dewesoft измеряет то, что действительно произошло с испытуемым образцом, независимо от оборудования, управляющего испытательным столом. Для испытаний на пироудар, падение, баллистические воздействия, взрыв и транспортные удары — где зачастую вообще отсутствует контроллер — это представляет собой полную цепочку измерений и анализа.

Часто задаваемые вопросы

Мы собрали все ответы, которые вы ищете, аккуратно упорядоченные специально для вас.

Что такое спектр ударной реакции (SRS)?

SRS позволяет построить график пикового отклика набора гипотетических систем с одной степенью свободы в зависимости от их собственной частоты, причем все системы возбуждаются одним и тем же измеренным ударом. Это позволяет определить, на каких частотах удар вызывает наиболее сильное возбуждение, и, следовательно, какие резонансы в реальном изделии подвержены риску.

Как рассчитывается спектр амортизационной характеристики?

Какое значение демпфирования следует использовать для SRS?

В чём заключается разница между первичным, остаточным и максимакс-SRS?

Что такое спектр псевдоскоростных ударов (PVSS)?

Может ли DewesoftX рассчитывать SRS в режиме реального времени?

Можно ли изменить настройки системы SRS после теста?

В чём заключается разница между SRS и FFT?

Осуществляет ли Dewesoft синтез SRS или управление ударами?

Какому стандарту соответствует Dewesoft SRS?

Как экспортировать результаты SRS?

Что такое эталонная кривая SRS?

Какие допуски по SRS предусмотрены стандартом MIL-STD-810?