面向模态分析的多通道同步采集与数据处理系统设计

摘要

为了满足机械结构设计、机械故障诊断等方面对试验模态分析的需求，同时提高模态分析系统的可操作性和使用效率，论文从工程实际应用的角度出发，对前端数据采集、中间数据处理及后续模态分析等环节进行了研究，开发了一套工程化、低成本、交互性好的试验模态分析系统，用于机械结构的模态分析。
　　设计了系统的总体方案，确定了系统的硬件平台配置和软件目标需求。将整个系统分为四个模块分别进行设计—包括项目数据管理模块、同步数据采集模块、数据处理模块和模态分析模块。提出采用工程化的数据管理体系的概念来设计系统的文件体系和目录体系。提出采用标准化的开发方法来设计实现采集控制接口、文件读取接口和数据显示接口。最后采用以上设计方法实现了项目数据管理模块。
　　提出了示波与记录任务分离的采集控制机制和采样频率自适应选择的方法，解决了低频示波滞后和高频采样数据掉点、串道等问题。采用数据记录循环存储的技术，解决了长时间监测硬盘空间不足的问题。在以上的研究基础之上，设计实现了具有采集方案配置功能和数据回放及分析功能的同步数据采集模块。
　　分析选择了模态分析的技术路线，实现了数据处理模块和模态分析模块。依据软件工程方法，设计了数据处理模块中的数据导入方式、程序数据流程和程序控制流程，搭建了数据处理模块的软件架构。实现了结构建模、频响函数计算、参数识别和振型动画等功能并集成在了模态分析模块中。
　　设计了一套集同步采集、处理和分析于一体的机械结构模态分析系统，应用该系统对某摩托车架和矩形框进行了模态试验，获得结构的模态参数和振型等信息，并与商用模态分析软件进行了对比，验证了所开发系统的正确性。

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1 绪 论

1.1 课题的提出和研究意义[1～3]

1.2试验模态分析软件的出现与发展

1.3试验模态数据采集方式的发展

1.4 论文主要研究工作

2 总体方案设计

2.1 需求分析

2.2软件方案设计

2.3 通用标准功能设计

2.4工程化的项目数据管理模块

2.5本章小结

3 同步数据采集模块设计

3.1 采集实现思路[14,15]

3.2 采集功能设计难点以及解决方法

3.3 工程化的采集模块

3.4 本章小结

4 数据处理与模态分析模块设计

4.1 模态参数识别技术路线[17~30]

4.2 数据处理模块的设计

4.3 模态分析模块设计

5.1试验的目的与内容

5.2试验设备

5.3试验准备

5.4 试验过程

5.5 对比验证

6 工作总结与展望

6.1工作总结

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录