回想——正弦波振幅可以是時間和頻率的變量。
我們已經討論了如何通過掃頻模式、掃頻范圍以及掃頻速度來改變和控制頻率。本章節將討論如何控制輸出振幅A(t)。
CoCo 提供 3 種輸出模式:
- 恒定輸出級別
- 輸出級別分布
- 帶自動增益控制的輸入配置
恒定輸出級別
恒定輸出級別是生成輸出的最簡單方式,恒定輸出級別通常定義為 0~peakV。例如,1Vpk 是指輸出掃頻正弦為 0~peak 1V。
使用恒定輸出級別,響應可顯示峰值或谷值。
一個單自由度(SDOF)儀器應用恒定輸出級別如下圖所示。使用機械激發系統,CoCo-80 電壓輸出可以轉換為力。這樣,通過位移、速度或加速度測量得到的響應可以顯示為一個共鳴峰。
使用恒定級別模式的缺點——有時系統動態范圍變化極端,響應信號可能超出輸入范圍。這種現象對于輕阻尼系統來說很常見。例如,一個動態范圍為 60dB 的 UUT,測試中顯示的響應值常常會變化 1000 倍。
輸出級別分布
通過輸出級別分布,用戶可自定義輸出級別。為了克服響應變化范圍過大的問題,可以將激發信號減小到特定頻率范圍。上例中,由于用戶可能知道共鳴頻率的大小,我們可以將輸出設置為特定掃頻頻率范圍中的較低級別。這種以頻率控制輸出級別的控制方式叫做輸出級別分布。
圖 9 顯示了用戶在輸出級別分布中故意制造的一個缺口,這樣響應信號就減小到了共鳴區域。
以頻率控制輸出信號能夠幫助改進 FRF 或轉換率測量,比恒定級別輸出方式要好。這種方式的缺點是用戶必須在測試前了解 UUT 的動態范圍。此外,輸出級別分布無法同 UUT 動態特征精確匹配。為了克服這個問題,CoCo 同時配備了帶自動增益控制的閉環控制方式。
自動增益控制
使用自動增益,根據目標輸入和閉環增益實時計算A(f,t),這種先進的方法如圖 10 所示。
首先,用戶必須為一個(輸入 CoCo 的)響應通道設定目標分布,它的形狀(輸入分布)無需是一條直線。接下來的掃頻過程中,CoCo 會測量響應和輸出之間的轉換函數。CoCo 會自動參考該轉換函數調整輸出,使測量輸入信號量值匹配輸入控制分布。由于轉換函數隨頻率改變,這種方法需要一個閉環控制對數。
自動增益輸入分布是激發系統最有效的方法,可以將輸入通道的動態范圍最大化。然而用戶也必須注意,該方法在輸出通道過大時會減弱輸入通道,在輸入通道過小時輸入通道會減小為背景噪聲級。
必須注意到的是,輸出和輸入分布的工程單位不同。通常正弦波輸出的工程單位是 Vpk。輸入單位由該通道測量單位確定。例如,若果響應傳感器是位移傳感器,則輸入分布的單位就是位移單位,0~Peak;如果是加速計,則單位是加速度單位,0~Peak。
選擇輸入分布控制,通道 2 為默認控制通道,用戶也可選擇參考通道(通道 1)之外的任意通道作為控制通道。