专利名称：峰度调节振动控制仪的装置和方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于驱动和/或控制振动台的系统，本发明尤其涉及利用控制振动台的例如频谱和统计的第四矩(statistical fourthmoment)或峰度值的信号来控制振动台的方法和装置。
背景技术：
产品的振动测试是产品开发和制造的一部分。例如，振动测试用于确定预期的运输环境应力和实用环境中的产品的完整性。特别地，例如全球定位系统(GPQ装置将很可能受限于各种振动环境，如在从制造商到消费者的运输过程中。如果GPS装置被安装在车辆上，则当车辆行驶在例如路面、道路危险和开放地形时，GPS装置将会经受额外的、不同的振动环境。随机振动测试是一种重现大范围的真实世界环境(例如如上述不同的振动环境)的测试方法。随机振动的频谱能够配制成近似于产品将会经历的特定真实世界环境。典型的随机振动测试使用具有高斯(也被称作正态)分布的信号。高斯随机信号的特征在于连续概率分布的振幅域，其中信号值群集在平均信号值周围。在特定值(对于连续的概率分布)或特定“箱(bin)”内(即，值范围(对于离散的概率分布)中多个离散子集中的一个)出现信号的概率，随着所述值或箱与平均(或中心)值的距离而减小。精确地，一些概率分布的低阶中心矩以随机信号特性为特征。围绕平均值的第一中心矩是0。第二中心矩是方差(标准差的平方)。第三中心矩可以被称为是偏态 (skewness)，或平均值之下(相对于之上)的不对称分布。第四中心矩，峰度，是概率分布的“尖峰”的测量。具有高峰度的随机信号有方差，多是由于极少的对平均值的极限偏差， 也就是说，这些值在所述分布的尾部，而不是由于常见的接近平均值的偏差。峰度是标量值，也可以定义为第四累积量除以第二累积量，所述峰度等于在平均值周围的第四矩除以概率分布的方差的平方。正如这里使用的，“零超额峰度”意味着的峰度为3。所述峰度值与正态分布相对应。峰度量化了在平滑化分布之外的偏移值的出现概率。这可以在时域图中当在其它的均勻噪声信号中出现偶然尖峰或平坦点时观察到。例如，在车辆行李架的振动测试中，具有严格正态概率分布的随机谱的使用不能解释由于路面凹坑、限速路脊或铁路轨道等引起的具体的振动应力。增加振动装置中的峰度量能建立更现实的测试模型和更有用的处理机制。需要的是能实现和控制随机信号的装置或方法，在振动测试系统中所述信号具有特定的谱分布和特定的峰度值，所述振动测试系统包括致动器、被测单元以及系统控制仪。
发明内容
根据本发明的装置和方法可以满足上述需要，其中，振动控制仪包括在随机振动测试系统中的用户选定的峰度水平。在本发明的一个方案中，呈现了可控峰度(controlled-kurtosis)振动控制仪，其响应来自运动传感器(transducer)的输入而向致动器提供激励随机信号。所述振动控制仪包括高斯谱发生器，其产生频域高斯分布随机谱。 所述振动控制仪进一步包括非高斯谱发生器，其产生频域非高斯分布随机谱。非高斯谱发生器基于来自运动传感器的输入来接收输入信号，根据输入信号产生标量峰度估算值，并且将所述标量峰度估算值与目标值进行比较。使用比较结果来产生具有包括瞬时值振巾高(amplitudes-of-transients)禾口瞬时值数巨(numbers-of-transients)的属个生的时域包线。使用时域包线对时域随机信号进行调制。非高斯谱发生器将调制后的时域随机信号转换成频域非高斯分布随机谱。 所述振动控制仪进一步包括逆传递函数发生器，其对来自高斯谱发生器和非高斯谱发生器中的各个谱进行调制。逆传递函数发生器接收输入信号并且将输入信号进行频域转换为输入谱。逆传递函数发生器还接收振动控制仪输出驱动信号并且将振动控制仪输出驱动信号进行频域转换为输出驱动谱。对所述输入谱和输出驱动谱进行处理以生成互功率谱密度的估算值。对所述输出驱动谱进行处理以生成自功率谱密度的估算值。互功率谱密度的估算值和自功率谱密度的估算值被分别平均，并且各个平均数相除以生成频域逆传递函数。所述振动控制仪进一步包括合成器，其产生振动控制仪输出驱动信号。所述高斯谱和非高斯谱分别与频域逆传递函数相乘，并且对相应的乘法器输出求和，并且将所述和转换成振动控制仪输出驱动信号，所述振动控制仪输出驱动信号作为激励随机信号反馈给致动器。在另一个方案中，呈现了振动测试系统。所述振动测试系统包括振动台；被测单元，其被放置在振动台上；传感器，其被可操作地连接到被测单元；以及可控峰度控制仪。所述可控峰度控制仪包括高斯谱发生器，其产生频域高斯分布随机谱；非高斯谱发生器，其产生频域非高斯分布随机谱；逆传递函数发生器，其对来自所述高斯谱发生器和非高斯谱发生器的各个谱进行调制，以及合成器，其产生振动控制仪输出驱动信号。非高斯谱发生器基于来自所述传感器的输入接收输入信号，根据来自传感器的输入信号产生标量峰度估算值，对所述标量峰度估算值与目标值进行比较，使用比较结果来产生具有包括瞬时值振幅和瞬时值数目属性的时域包线，使用时域包线来对时域随机信号进行调制，并且将调制后的时域随机信号转换成频域非高斯分布随机谱。所述逆传递函数发生器接收输入信号并且将输入信号进行频域转换为输入谱。所述逆传递函数发生器接收振动控制仪输出驱动信号并且将振动控制仪输出驱动信号进行频域转换为输出驱动谱。对所述输入谱和所述输出驱动谱进行处理以生成互功率谱密度的估算值。对所述输出驱动谱进行处理以生成自功率谱密度的估算值。所述互功率谱密度的估算值和所述自功率谱密度的估算值被分别平均，并且各个平均数相除以产生频域逆传递函数。所述高斯谱和非高斯谱分别与频域逆传递函数相乘，并且对相应的乘法器输出求和，并且将所述和转换成振动控制仪输出驱动信号，所述振动控制仪输出驱动信号作为激励随机信号反馈给所述振动台。在另一个方案中，提供一种响应来自运动传感器的输入向致动器提供激励随机信号的方法。所述方法包括产生频域高斯分布随机谱；产生频域非高斯分布随机谱；对各个高斯谱和非高斯谱进行调制；以及产生所述振动控制仪输出驱动信号。产生频域非高斯分布随机谱进一步包括基于来自所述运动传感器的输入接收输入信号；产生来自所述输入信号的标量峰度估算值；将标量峰度估算值与目标值进行比较；使用比较结果来产生具有包括瞬时值振幅和瞬时值数目的属性的时域包线；使用时域包线来对时域随机信号进行调制，并且将调制后的时域随机信号转换成频域非高斯分布随机谱。对各个高斯谱和非高斯谱进行调制进一步包括接收输入信号并且将输入信号进行频域转换为输入谱；接收振动控制仪输出驱动信号并且将振动控制仪输出驱动信号进行频域转换为输出驱动谱；处理所述输入谱和输出驱动谱来生成互功率谱密度的估算值；对所述输出驱动谱进行处理来生成自功率谱密度的估算值；对互功率谱密度的估算值和自功率谱密度的估算值进行平均；并且将各自的平均数相除来产生频域逆传递函数。在产生所述振动控制仪输出驱动信号中，高斯谱和非高斯谱分别与频域逆传递函数相乘，并且将各个乘法器输出求和，并且将所述和转换成振动控制仪输出驱动信号。所述振动控制仪输出驱动信号作为激励随机信号反馈给所述致动器。已经对本发明的示例特征和方案进行了相当广泛的概述，以便使其下面的详细描述被更好地理解，并且以便本发明对现有技术的贡献被更好地领会。当然，本发明的附属特征将在下面详细描述并且形成附属权利要求的主题。在这方面，在详细解释本发明至少一个实施例之前，需要理解的是，本发明并不限于应用于在下面的说明中阐述的或者在附图中示出的构造细节和部件的设置。本发明能够具有其它的实施例并且能够以各种方法被实践和实施。同样需要理解的是，这里采用的术语和措辞以及摘要，是出于描述的目的，并且不应当认为是限制性的。如此，本领域的普通技术人员将会很容易理解本公开所基于的概念可以容易地用作用于实现本发明的多个目的的其它的结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是， 所述权利要求被认为包括这样的等同构造，只要不偏离本发明的精神和范围。
图1是根据本发明的振动测试传感器和致动器控制仪的方框图。
具体实施例方式将结合附图对本发明进行描述，图中相同的附图标记始终表示相同的元件。根据本发明的一个实施例提供了具有足够功率的随机信号来激励所选的振动测试夹具到达期望的测试水平，并且进一步提供了通过测量所述夹具的运动作为验证的信号中的用户选择的峰度水平。通过计算在连续时间间隔中已经实现的峰度量值，将每一个所述值与用户设置的峰度进行比较，并且产生连续的修正的峰度信号图像，从而对峰度分量进行动态地控制，根据需要对每个峰度信号图像进行修正以抵消在前面的时间间隔中检测到的剩余误差。当前代表性振动设备采用功率放大器(通常是电子的或液压的)来驱动使振动台移动的致动器。在电子控制下的电动线圈和液压致动器能够适用于应用各种的大至数吨的力的水平。
时域信号可以描述在取样周期中的传感器的偏移，通过使用经典傅里叶变换可以将所述时域信号转换成频域信号表示，或者由频域信号表示转换成时域信号，其中所述傅里叶变换可以近似地为公知的快速傅里叶变换(FFT)和反向快速傅里叶变换(iFFT)。FFT 输出的术语包括一组在将频谱分割成的频带宽度上的“箱”。由箱中的相关量值表示的谱能量与初始时间信号相关联，并且所述谱能量可以被来回重复地转换而几乎没有精度损失。 需要理解的是，谱的iFFT产生时域信号。在这里使用的术语“高斯”和“非高斯”指随机和伪随机时域事件序列的特性。所述序列可以通过传感器捕捉或被合成。在数字形式中，所述序列可以由连续的数据样本表示，也被称作信号。这些信号的时窗频域转换可被看做是具有谱含量，包括功率谱。简单来说，高斯和非高斯事件序列、数据样本或信号的频域转换在这里被称作高斯谱和非高斯谱、 随机谱或随机分布谱。在下面的详述中，简化符号(t)和(f)分别表示那时详述的现象是“时间的”和“频率的”。时域数据在时窗中作为数值序列被捕捉以便可转换成频域数据。所述时窗可具有矩形(“矩形波串(boxcar)”)边界或可使用穿过时窗的可变增益线型来加权；所述增益线型包括汉明、Harm、正弦平方、余弦平方以及多个其它的增益线型。数据块能通过FFT转换成频域，所述频域保留了能量谱分布。类似地，谱分布可以通过iFFT转换成时间数据流，使用伪随机数发生器来产生随机的相位特性。多个良好实施的伪随机源允许来自相同谱数据的任意数目的iFFT输出在时域中不相关联但谱相同。图1示出了振动测试系统10的方框图。典型地，框图中的功能块能通过专用电子电路、通过当被指定时被配置为执行功能的数字信号处理功能单元或通过模拟装置来实现。所述功能块还可以通过软件来实现，所述软件被创造为在从存储介质载入到通用计算机的执行功能部件时执行所述功能块表示的各个功能。特定功能块(比如输入和输出接口功能块)一般使用专用的电子电路，所述电子电路可以被并入专用的或通用的控制仪以便能与外部装置相互作用。专用硬件和可选软件/固件/硬件功能块之间的差别在这里可能是明确的或不明确的。一个或多个示例性的实施例中的系统10通常在连续环中执行。将结合相关的任意功能起点、装有被测单元的夹具、振动台、功率放大器以及运动感测器(如运动传感器) 来描述整个控制环的操作，在所述系统10中上述部件都在振动控制仪的外面。振动测试台(在这里一般是指振动台1 可以具有被测单元(UUT) 14，所述被测单元通过适当的机械装置连接到所述振动台，所述机械装置如机械式夹具或紧固件16。所述振动台12可以具有任意期望的尺寸和构造。运动可能沿着一个或多个平移轴(水平的或其它的)或绕着旋转轴(垂直的或其它的)运动。简单来说，可以假定所述振动台12容纳大致汽车收音机尺寸的被测单元14，并且所述振动台12在单一自由度的最小限制下自由移动，也就是每次沿着测试轴18来回移动。振动测试台的上述属性不应当被看作是限制性的，例如，被测单元14可能比晶体管小，也可以比卡车大，取决于适当尺寸的测试装置。单一感测传感器20，如图示安装在所述振动台12上(尽管在其它实施例中所述传感器可选地安装在UUT 14上)，测量与测试轴18对齐的振动。代表性的传感器20是加速计，比如具有能够根据集成的微机电系统的运动而改变的属性(例如电容)的固态无功分量。所述传感器20感测机械运动并且将机械运动转化成与UUT 14的运动成比例的电子信号，UUT 14的偏移振幅由瞬时运动量值确定。可以使用许多可选的遥测系统应用多种其它种类的传感器20，所述传感器20能够测量参数，如位移、速度、加速度、加加速度或与上述其中一个等效的旋转参数。在期望的情况下，这些参数中的任一个参数能被积分或微分来提供在所述系统10的示例性实施例中使用的数据流。在其它示例性实施例中，可以设置多于一个传感器20或单一传感器20，其被配置为沿着或绕着多于一个轴18进行检测。在这些情形中，振动测试系统的操作可以在由所述振动台12允许的每个自由度被共同地或独立地控制并且通过传感器20感测。假定单轴加速计作为传感器20并且控制仪被配置为在加速空间中运行，通过适当的信号调节和所需的功率(power) 22，来自所述传感器20的信号作为到控制仪10中的前端(输入信号)缓冲电路26的输入24。所述缓冲电路沈可以合并解调、无源滤波和/或其他信号调节(未单独示出)，如衰减补偿偏差、带外噪声等等。作为替代，传感器20可提供由用户优选输出的数字数据比特流。当传感器20是模拟的时，使用图中所示的输入模数转换器(输入A/D)30将缓冲输出信号观数字化从而提供在期望范围的数值流。在示例性实施例中，信号通道中直到输出数模转换器(输出D/ A) 100的剩余部分是数字的。输入A/D 30的数字化输出被称作y(t) 32，然后被进给到两个分析函数。这些函数中的第一个接受所述y (t) 32数据并且将其分割34成时窗化数据块，所述时窗化数据块可以在任意程度内重叠。所述时窗化数据36通过第一时域到频域转换器 38处理，在一些实施例中使用快速傅里叶变换(FFT)处理来实现。所述快速傅里叶变换输出被称作y (f) 40，其包括感测信号功率谱，如插入图表42所示，被分割为兴趣(interest) 频率范围46内的多个所谓的频率箱44。连续y(f) 40输出可基于重叠或连续时窗，作为用户优选指定。y(f)40输出被定向到互功率谱合成器48。合成器48的第二输入是最终驱动输出 52的FFT表示x(f) 50，最终驱动输出52被定向对振动台12供以动力。如图所示，x(f)50 是由另一个FFT处理56从时域数字命令信号χ (t) 54转换成的，同时所述信号χ (t) 54已经被开窗58。开窗限定可以比得上当开窗功能34应用于数字化感测信号y (t) 32数据流时的开窗限定，可能需要包含有这样的时间延迟以使命令信号x(t)M与来自传感器20的感测信号y(t)32同步。如所述被合成48的两个频域信号y(f) 40和x(f) 50提供连续的互功率谱密度估算值XPSD 62。可以对根据连续窗口的XPSD 62估算值一个箱接一个箱地进行平均64从而提供滚动交叉谱66。输出驱动谱x(f)50也可以单独处理68从而提供驱动自功率谱密度估算值DPSD 70。类似于XPSD 62估算值，可以对根据连续窗口的DPSD 70估算值一个箱接一个箱地进行平均72从而提供滚动驱动功率谱74。在平均互功率谱66中的箱值除76在平均自功率谱74中的各自的箱值，生成滚动逆传递函数H—1 (f) 78。基准功率谱密度谱PSDkefSO是固定的数据集，所述数据集可具有任一可选的谱分布，如为了没有超额峰度(例如高斯随机)的测试环境的期望能量分布，基准功率谱密度谱PSDkefSO和相位随机函数发生器82 —起提供用于相位随机谱源Φ (f)84的基线特性。所述谱源Φ( 84的输出R(f)86与逆传递函数H_i(f)78相乘TID88得到频域输出 X(f)90o如上说明，数字化、窗口化的时域信号y(t)36也在第二分析函数中被处理，被称作峰度控制，将在下面进一步讨论。具有值X’ (f)92的峰度控制函数的输出与信号X(f)90一起通过加法器Σ F94求和。和96通过反向快速傅里叶变换(iFFT)处理98而提供时域数字驱动流χ (t) 54,所述χ (t) 54参照上面所述。如实施例中所示，χ (t) 54信号然后通过使用输出数模转换器(输出D/A) 100转换成模拟信号，所述输出数模转换器的低电平模拟输出激励信号102应用于适当功率输出的驱动电路104，从而产生上述最终模拟输出信号52。 最终模拟输出信号52应用于驱动器致动器106，所述驱动器致动器106联接到振动台12的活动部108。 需要理解的是，数字时域信号χ (t) 54通过输出D/A 100转换成低电平模拟激励信号102，接下来使用驱动电路104对所述信号102增压，上述步骤是一些实施例中特有的，而在其它的实施例中可能是多余的或合并的，所述驱动电路104是典型的与振动台12的尺寸匹配的外部装置。例如，驱动电路104具有足够的输出对特定致动器106供以动力，所述驱动电路104可以接收默示水平的(典型地在计算装置中的内部逻辑水平)、使用如通用串行总线(USB)或早期的串行总线RS-232的数字接口可选地缓冲的数字输入x(t)54;或者模拟激励信号可具有适当的参数来驱动放大器的前端，如图1所示的驱动电路104 —样起作用，所述放大器与振动台12分离或为一整体。致动器技术类似扬声器声圈以及电子控制的、液压动力供应和气动动力供应致动筒和其它的技术，所述技术适于用于实现驱动器致动器106，如通过载荷惯性和独特运用的频谱响应保真度标准所规定的。因此，任何电子和非电子信号增压的结合可以被包括在驱动电路104中，而驱动器致动器106可以具有选择用于特定实施例的任一技术。图1进一步对峰度控制功能进行描述。窗口化时域信号y(t) 36通过峰度估算器 Kest120进行分析从而提供瞬时峰度值122。瞬时峰度值122是标量，或是范围从3. 00到 7. 00的浮点数(在一些峰度模型中所述范围可以从0开始；在另外一些模型中所述范围没有上限)，或是定点值或其它的提供等同工作范围的形式，这将通过实施的细节规定。估算器KEST120可以改进计算出的、平滑的、平均的等等在选定时间段的瞬时峰度值122，使得峰度估算值的方差落在可接受的范围内。用于捕捉y(t)32的窗口 34率被选定来支持有效地和适时地峰度估算。在示例性实施例的一个步骤中由操作人员提供目标峰度Ktct值124。比较器I^H十算出所述Ktct值124和所述Kest瞬时值122之间的代数差来作为瞬时K修正系数128。窗口 A&N函数130产生时域峰度包线Kenv(f) 132，所述时域峰度包线具有特定振幅(A)和许多出现在由时间延迟随机函数发生器Tmn134控制的时间间隔中的瞬变值(N)，所述瞬变值被配置为抑制系统的周期性人为影响。例如，Kest122实现为0，比较器输出1 应当超出Ktct124 以增加Kenv 1320对于Kest122的增加，比较器输出128应当减少。当Kest 122与Ktgt 124相等时，比较器输出1 应当使KENV132能足以引起KEST122与KtctIM的追踪(track)。当KEST122 大于KtctIM时，比较器输出1 应当类似地减少。因此，比较器126被标记为“1+Δ ”来提示结果的一般范围。基准谱PSDkef136或复制图示上面的基准随机谱PSDkefSO或在另一个示例性实施例中与基准随机谱PSDkefSO不同，所述基准谱PSDkef136和来自相位随机函数发生器RAN 138的信号一起作为输入施加到提供基准谱R’(f) 142的随机谱源Φ (f) 140。基准谱 R，(f) 142应用于iFFT函数144，所述iFFT函数144的输出是时域随机信号R，(t) 146。使用来源于修正峰度信号的峰度包线KENV(f) 132对所述时域随机信号R’ (t) 146进行窗口化148。开窗函数148的输出K’(f) 150是在修正峰度所限定的包线内的随机噪声信号并且在其它的时间为0。信号K’(t) 150应用于另一个FFT函数152，其输出表示峰度谱的K’ (f) 154。峰度控制函数被称作频域峰度信号产生函数，所述峰度控制函数接受窗口化时域信号y(t)36并且生成频域峰度输出K’ (f) 154。频域峰度谱K’ (f) 154与逆传递函数H—1 (f) 78相乘Π κ158，从而提供峰度分量的驱动补偿版。如上所述，乘积项X’(f) 92然后与频域中的驱动补偿的非峰度分量X (f) 90—起求和94，然后由iFFT变换98成时域从而提供最终驱动信号X (t)，所述最终驱动信号X (t) 为数字M和模拟102的形式。逆传递函数沪(《78对测量到的动态载荷(来自被驱动振动台12的反馈进行补偿，也就是说，振动控制仪对与所述逆传递函数和期望目标线型PSDkefSO的积的变化成比例的频域驱动谱进行即时频域调节。逆传递函数H—1 (f) 78应用于用户指定的基准谱R(f)86，所述基准谱R(f)86可能具有任何期望的谱线型。积函数TID88限定了补偿谱 X(f)90而没有超额峰度。逆传递函数H—1 (f) 78同样地应用于峰度控制函数的输出K’(f)154。所述积函数 Πκ158提供谱X’(f) 92来预补偿振动台12运动中已经达到的峰度的误差。值得注意的是，基准谱PSDKEF80、基准谱PSDKEF136是数据集并且在测试间隔中保持不变，而建立R (f) 86、R’ (f) 142的相位随机函数发生器RAN 82、RAN 138，以及操作R(f)、 R’ (f)的补偿传递函数H—1 (f)是重复地/连续地重新限定的，使得补偿谱X(f)、X’ (f)能同样地重复地/连续地重新限定。本发明的许多特征和优点在详细描述中变得清晰，并且，附属权利要求旨在覆盖在本发明的实质精神和范围内的本发明所有的特征和优点。此外，因为许多修改和变化对与本领域的技术人员是容易想到的，不希望将本发明限于描述和阐明的确切的构造和操作，因此，所有可能采取的适当的修改和等价物均在本发明的范围内。
权利要求
1.一种可控峰度振动控制仪，其响应来自运动传感器的输入向致动器提供激励随机信号，所述可控峰度振动控制仪包括高斯谱发生器，其产生频域高斯分布随机谱；非高斯谱发生器，其产生频域非高斯分布随机谱，其中，所述非高斯谱发生器基于来自运动传感器的输入来接收输入信号，根据输入信号产生标量峰度估算值，将所述标量峰度估算值与目标值进行比较，使用比较结果来产生具有包括瞬时值振幅和瞬时值数目的属性的时域包线，使用所述时域包线对时域随机信号进行调制，并且将调制后的时域随机信号转换成频域非高斯分布随机谱；逆传递函数发生器，其对来自高斯谱发生器和非高斯谱发生器中的各个谱进行调制， 其中所述逆传递函数发生器接收输入信号并且将所述输入信号进行频域转换为输入谱，所述逆传递函数发生器接收振动控制仪输出驱动信号并且将所述振动控制仪输出驱动信号进行频域转换为输出驱动谱，对所述输入谱和输出驱动谱进行处理以生成互功率谱密度的估算值，对所述输出驱动谱进行处理以生成驱动自功率谱密度的估算值，互功率谱密度的估算值和驱动自功率谱密度的估算值被分别平均，并且各个平均数相除以生成频域逆传递函数；以及合成器，其产生振动控制仪输出驱动信号，其中，所述高斯谱和非高斯谱分别与频域逆传递函数相乘，并且对相应的乘法器输出求和，并且将所述和转换成振动控制仪输出驱动信号，所述振动控制仪输出驱动信号作为激励随机信号反馈给致动器。
2.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，其中，所述运动传感器被安装在活动部处；被测单元被放置在所述活动部上；并且所述运动传感器基于被测单元沿着至少一个测试轴的运动产生输入信号。
3.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，其中，所述逆传递函数发生器包括接收输入信号并且产生输入谱的发生器；接收振动控制仪输出驱动信号并且产生输出驱动谱的发生器；互功率随机谱估算器，其接收所述输入谱和所述输出驱动谱并且产生互功率谱密度的估算值；以及平均函数，其用于互功率谱密度的连续的估算值。
4.根据权利要求3所述的可控峰度振动控制仪，其中，所述逆传递函数发生器进一步包括驱动自功率随机谱估算器，其接收所述输出驱动谱并且产生驱动自功率谱密度的估算值；平均函数，其用于互功率谱密度的连续的估算值；以及除法器，其接收互功率谱密度和驱动自功率谱密度的平均估算值并且计算出它们的连续比值。
5.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，其中，所述高斯谱发生器包括相位随机函数发生器。
6.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，其中，所述非高斯谱发生器包括产生时域随机信号的发生器；产生时域包线的发生器，其中，发生器输出的瞬时包线振幅与标量峰度估算值和目标峰度值之间的偏差成比例；以及产生非高斯谱的发生器，其中，由时域包线进行窗口化的基准随机信号从时域转换成频域。
7.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，进一步包括加法器，其将所述高斯随机谱和非高斯随机谱求和，所述高斯随机谱是所述频域逆传递函数和频域高斯分布随机谱的乘积，并且所述非高斯谱是所述频域逆传递函数和所述频域非高斯分布随机谱的乘积；以及输出数模转换器，其输出时域模拟激励信号。
8.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，进一步包括输入信号缓冲电路，其被连接到所述运动传感器。
9.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，进一步包括至少一个相位随机函数发生器，其输出频域随机信号和时域随机信号两者中的一个信号。
10.根据权利要求1所述的可控峰度振动控制仪，进一步包括驱动电路，其被连接到所述致动器。
11.一种振动测试系统，包括 振动台；被测单元，其被放置在所述振动台上； 传感器，其被可操作地连接到所述被测单元；以及可控峰度控制仪，其中，所述可控峰度控制仪包括 高斯谱发生器，其产生频域高斯分布随机谱；非高斯谱发生器，其产生频域非高斯分布随机谱，其中，所述非高斯谱发生器基于来自所述传感器的输入接收输入信号，根据来自传感器的输入信号产生标量峰度估算值，对所述标量峰度估算值与目标值进行比较，使用比较结果来产生具有包括瞬时值振幅和瞬时值数目属性的时域包线，使用所述时域包线来对时域随机信号进行调制，并且将调制后的时域随机信号转换成频域非高斯分布随机谱；逆传递函数发生器，其对来自所述高斯谱发生器和非高斯谱发生器的各个谱进行调制，其中，所述逆传递函数发生器接收输入信号并且将所述输入信号进行频域转换为输入谱，所述逆传递函数发生器接收振动控制仪输出驱动信号并且将所述振动控制仪输出驱动信号进行频域转换为输出驱动谱，对所述输入谱和所述输出驱动谱进行处理以生成互功率谱密度的估算值，对所述输出驱动谱进行处理以生成驱动自功率谱密度的估算值，所述互功率谱密度的估算值和所述驱动自功率谱密度的估算值被分别平均，并且各个平均数相除以产生频域逆传递函数；以及合成器，其产生振动控制仪输出驱动信号，其中，所述高斯谱和非高斯谱分别与所述频域逆传递函数相乘，并且对相应的乘法器输出求和，并且将所述和转换成振动控制仪输出驱动信号，所述振动控制仪输出驱动信号作为激励随机信号反馈给所述振动台。
12.根据权利要求11所述的振动测试系统，进一步包括活动部，其基于所述激励随机信号使被测单元沿着至少一个测试轴振动。
13.根据权利要求11所述的振动测试系统，进一步包括驱动器致动器，其基于由所述可控峰度控制仪反馈给所述驱动器致动器的激励随机信号使被测单元振动从而使得输入具有期望的峰度值。
14. 一种响应来自运动传感器的输入提供激励随机信号到致动器的方法，所述方法包括产生连续的频域高斯分布随机谱；产生连续的频域非高斯分布随机谱，其中，产生连续的频域非高斯分布随机谱包括 基于来自所述运动传感器的输入接收连续窗口化输入信号； 产生来自所述窗口化输入信号的连续标量峰度估算值； 将连续标量峰度估算值与目标值进行比较；使用比较结果来产生具有包括瞬时值振幅和瞬时值数目的属性的连续时域包线； 使用所述连续时域包线对时域随机信号进行调制，以及将连续的调制后的时域随机信号转换成频域非高斯分布随机谱； 对各个高斯谱和非高斯谱进行调制，其中，对各个高斯谱和非高斯谱进行调制包括 接收连续的窗口化输入信号并且将所述输入信号进行频域转换为连续输入谱； 接收连续的窗口化振动控制仪输出驱动信号并且将所述连续的窗口化振动控制仪输出驱动信号进行频域转换为输出驱动谱；处理连续的窗口化输入谱和输出驱动谱来生成互功率谱密度的连续的估算值； 对所述输出驱动谱进行处理来生成驱动自功率谱密度的估算值； 对互功率谱密度的连续的估算值进行平均； 对驱动自功率谱密度的连续的估算值进行平均；以及将各自的平均数相除来产生连续的频域逆传递函数；以及产生所述振动控制仪输出驱动信号，其中，连续高斯谱和非高斯谱分别与连续频域逆传递函数相乘，并且将各个乘法器输出求和，并且将所述和转换成连续振动控制仪输出驱动信号，所述振动控制仪输出驱动信号作为激励随机信号反馈给所述致动器。
全文摘要
一种振动控制系统，其提供了用户指定的峰度值以及对基线随机谱密度线型的用户控制。在形成驱动振动台与所附的被测单元的时域输出波形之前，在频域中将所述基线随机谱密度线型和嵌入了期望峰度值的信号求和。来自附到振动台或被测单元的感测传感器的反馈测量已实现的振动随机谱密度和峰度值，然后将所述振动随机谱密度和峰度值与期望值进行比较并允许修正。
文档编号G01M7/02GK102449455SQ201080024055
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年6月1日
发明者詹姆斯·诸葛 申请人:布鲁尔及凯尔声音及振动测量公司