美国VT

产品性能及结构特点

ME'scopeVES(可视化工程系列)作为基于测试处理和分析的软件包,可使你很容易观察和分析机械和结构的多种噪声和振动问题的根源。ME'scopeVES 可通过多种数据采集器采集振动数据,或者将多通道振动数据或声场数据输入到软件中,进行运转振形分析、模态分析、声场分析或振动-噪声综合分析等。

通过慢速运动的方式模拟一结构的空间响应,可以很容易地观察这一结构的总体运动情况以及各部件之间的运动关系,从而轻松识别振动过大的位置以及是否有松动或已破坏的部件等。

通过交互式扫描模拟,可以使光标定位于不同的历史时刻,模拟结构振型,并观查其响应:是否是正弦、随机、瞬时、线性、非线性、静态或非静态。通过交互式定点模拟,可以使光标定位于某一特定的时间或频率,静态或者模拟显示变形量。

ME'scopeVES 还拥有专门的模态参数,用于对实验性模态分析结果进行评估;同时还有先进的分析和预测结构动态特性的工具。

ME'scopeVES 具有高级建模能力,从而可以利用实验数据或者分析数据来观查结构或机器修正后的动态响应效果。

• 运转振形分析

• 声场分析

• 结构修正

• 模态分析

• 响应模拟

• 实验有限元分析

采集或导入测量数据

ME'scopeVES 可以直接采集数据,或者从大多数多通道数据采集系统、分析仪、记录仪及数采器的数据文件中导入数据,例如:可使用DP240采集仪输出数据进行模态分析,并可在多台计算机上安装使用。ME'scopeVES 有数据采集窗口(选件),可以从采集系统直接采集多通道时域波形数据,然后对信号进行多种数学处理,如窗函数、频谱平均、自功率谱/互功率谱,频响函数(FRF)/相干分析等。数据采集功能窗口会指导你利用三维测试模型进行测量的设置和采集。

在标准配置中,ME'scopeVES 具有对多种流行的多通道采集系统的文件翻译能力,即可以成功地导入这此文件中所含的数据,文件格式包括:ASCII、MATLAB、DADiSP、微软的 WAV 格式、通用文件格式(UFF)等。

ME'scopeVES 应用

ME'scopeVES 的应用已经 10 多年了,现已在工业、政府及教育机构安装了 1000 余套。其目的是为了帮助用户发现和解决噪声和振动问题,主要应用于以下领域:

• 航空航天结构分析 • 制药设备• 铝生产企业 • 军车和武器

• 汽车结构 • 纸厂 • 汽车比赛  • 电力 • 建筑和桥梁 • 泵站 • 化工过程工业 • 半导体制造业 • 电子行业 • 运动器械

• 家用电器 • 钢铁 • 水处理

Visual ODS 版本

该基础版包含如下功能:绘制三维的结构模型或测试表面,导入多通道的测量数据,交互地模拟显示 ODS振形、模态振形、声场振形、工程数据振形等。

运转振形

运转振形是用一种最简单的方法来显示机器或结构在运转过程中的形变情况,可以是某一固定频率下的形变,也可以是某一时刻的形变情况。ODS 反映的是整个机器或结构的动态响应,无论激励是来自于外部、内部或者是共振。

基于时间的 ODS

利用可视化的 ODS 功能,你可以按采集数据的先后次序显示 ODS 的变化趋势:在观查过程中,可以停止模拟显示,返回到你感兴趣的时刻,再重新慢速播放,这样以来,就很容易看清机器实际运转时所产生的形变情况。通过这种模拟显示,可以观查机器的起动、停车及其它的瞬态行为。

基于频率的 ODS

基于频率的 ODS 显示的是在某单一频率下机器或结构的动态响应。它可以帮助用户确定是否激起了共振,是否该振动与转速的倍频有关?在 ODS 显示窗口中,只要简单地将光标移动至你感兴趣的频率处,ODS 就会动态显示出结构体在该频率处的运动情况。该特殊的功能可以使你直接通过实验数据观查形变情况,而不需要曲线拟合或任何其它的数据处理。

共振和模态振形

振动的模态是用来识别机器或结构是否产生共振的共振和模态振形。振动的模态是用来识别机器或结构是否产生共振的一种有效方法。如果结构产生了共振,该结构就会吸收更多的能量,产生更大的振动,且振动幅值会远超过静态载荷时的幅值。这种超高程度的振动也会导致产生很高的噪声,从而造成材料疲劳或结构的早期破坏。

每种模态或共振都有特定的"自然"频率、模态阻尼及模态振形。模态阻尼是评价当所有的激振力都撤掉后,共振衰减的快慢程度。模态振形描述的是由于共振所引起的空间上的变形。

如果一结构在共振频率或接近共振频率振动,那么它的动态响应将主要由与共振相关的模态振形所控制。而通过观察 ODS 动态模拟,就会很容易确定机器或结构是否处于共振状态。

工程振形

ODS 还可以模拟显示从任意空间位置采集的工程数据。压力和温度值可以映射到结构的表面,不同类型应变片的应变数据也可以进行 ODS 显示。

交互式三维建模

要进行动态模拟显示,就必须创建或者导入某结构的三维模型或表面。Visual ODS 具有多种建模工具来帮助你创建三维模型。你可以用拖拉的方式在屏幕上绘出模型,也可以通过编辑属性表的方式修改现有的图形,还可以使用剪切、复制、粘贴等命令组织模型。

Visual ODS 中的绘图助手可以帮助你利用简单的几何图形创建三维模型,并且可以通过合并多个子结构的方式创建更复杂的模型。绘图助手还具有强有力的旋转和拉伸命令,可以通过二维的图形轮廓生成三维图形。二维图形可以徒手绘制,也可以从数码相片的边界提取。

Visual ODS 还提供了一个结构浏览器,通过该浏览器你可以调用存储在硬盘上的子结构。用户可以创建子结并加入到浏览器中,也可以选用软件提供的各种子结构。

按本地方向测量

当进行振动测量时,通常是简单地将传感器吸附在被测结构的表面,然后开如测试。如果被测表面是曲面的,那么在不同的测点进行测试时,传感器所感受到的振动的方向是不同的。

在 Visual ODS 中,三维模型上的每一个点都有本地坐标,并且以图标的方式指示出传感器的测试方向。该特性允许用户在进行曲面测试时,不用特别注意传感器的安装方向。在使用三轴向传感器测试或进行径向测试时,利用本地坐标特性则很容易在三维模型上加以定义。

对非测量点进行插值

通常在进行振动测量时,都是在机器或结构的几个重要的测试位置进行,而实际上,三维模型的构建所需要的节点远比测试点多。Visual ODS 所独有的空间插值计算法可以根据临近点的测量值计算出未测点的变形,所以当激活插值计算功能时,虽然相关的测量点较少,但也会显示出更逼真的振形模拟。

用视频方式存档

利用数字影像(Digital Movies)功能,你可以将动态模拟片断存储为 Windows AVI 格式。这样以来,任何人都可以利用媒体播放器等观看动态模拟的结果,就如看视频录像一样。

数字影像能够嵌入到微软公司的幻灯片、Word文档中,也能嵌入到网页中,观看时只需简单的点击即可。数字景像还可以在 Macintosh、Linux、Unix 等操作系统的计算机上播放。

三维建模特性

-四视图(主/后视图,俯/顶视图,左/右视图,用户可控的三维视图)

-曲面处理:去掉隐藏线,用虚线表示隐藏线,色彩填充,振形等值线,并可以用不同颜色对应不同的形变等。

-绘图助手可以利用直角坐标、柱坐标及球坐标快速构建三维模型。包括尺寸、节点数、布置、旋转、拉伸,以及利用软件预定义或用户自定义的子结构等。

-交互式的绘图工具,快速创建结构:如在屏幕上选择并拖放实体、大小调整、旋转、拉伸等。

-剪切、复制、粘贴图形实体

-利用属性页对实体进行编辑

-本地坐标(直角坐标、柱坐标、球坐标及机器坐标),以图形的方式显示在每个节点上

-从数码照片或图形中提取结构轮廊

-交互式节点编号

-在模型中显示节点及测量标签

-交互式放大/缩小、平移、旋转操作,读取透视距离等

-从 UFF、AutoCAD(DXF)、STL、FEMAP 等格式文件中 导入数据并生成模型。

动态模拟特性

-直接利用时域或频域的测量数据进行振形模拟,可通过线光标、峰值光标及段光标进行分析

-直接使用变形表中的数据进行振形模拟

-利用临近点的测量值对非测量点进行插值模拟

-四视图或单视图显示模拟

-同时显示两个数据源(数据块或变形表)的振形模拟:两个图形同时显示,或以叠加的方式显示在一个视图中

-在曲面上显示形变等值线(包括节点连线),或以颜色填充形变等值区

模拟显示形变的标量或向量(移动和旋转)

-隐藏线的显示(不可视或虚线)

-模型表面颜色填充显示

-同时显示形变前和形变后的结构

-速度和幅值控制

-显示最大形变点及形变量

-显示选择点(监测点)的形变量

-在 X、Y、Z 三个方向模拟

-连续模拟显示或使用前进键播放

-显示比例可设置为自动、相关或固定

-法向和切向应变,最小、最大及平均法向应变

-打印/拷贝到剪贴板

-数字影像 AVI 文件,方便存档与播放

测量特性

-从磁盘文件中导入测量数据,包括大多数的多通道数据采集系统、分析仪、记录仪及便携式数采器

-导入或输出多种文件格式:UFF、ASCII、MATLAB、DADiSP、微软的 WAV

-显示最多 100 个测量(按行/列),10 个是在当前滚动条中。可以无限制地重叠、层叠显示

-参数及图形:实部、虚部、幅值(线性、对数、分贝)、相位、CoQuad 图(实部和虚部)、波德图(幅值和相位)、奈奎斯特图(实部对虚部)、Nichols 图(幅值对相位)及轴心轨迹图

-水平和垂直缩放及滚动查看

-测量结果中显示网格线、标签、自由度、工程单位及光标指示值

-以数据表格的形式编辑测量特性,如线型、自由度、单位、标签等)

-播放按键,用来播放每次测量的声音

-总能量及频段能量

-垂直坐标轴比例可设定为自动、相关及固定

-垂直坐标轴最大化显示

-水平坐标轴线性或对数显示

-打印或拷贝到剪贴板

-文本字体、窗口、背景、填充,线及文件的颜色,线型等

信号处理选项

选择此选项,就可以向任何 ME'scopeVES 版本中加入数字信号处理及分析功能模块。此选项包括以下功能:

快速傅立叶变换(FFT

使用同步 FFT 变换及反变换命令可以快速完成测量数据块的变换,从而使你能方便地观察时域或频域下的振形。素因子 FFT 运算方法可以处理任意数量的数据,而不是仅仅能处理 2 的指数个数据,这样就降低了对数据源的要求,更方便数据的处理及分析。

时域波形的剪切、复制和粘贴

可以对测量数据或数据块进行剪切、复制和粘贴。当不同的时间坐标或频率坐标的数据粘贴到一起时,系统会利用插值计算将粘贴进来的数据进行换算,从而使其与目的数据块的坐标相吻合。这样以来,用户就可以将不同测量源的数据组合到一起并对结果进行模拟和分析。

积分和微分

振动数据可以通过很多传感器进行测量,如加速度传感器、接近式传感器、激光及光电传感器等。但机器或结构实际上到底形变或移动多大还是要用振动位移来描述。利用积分和微分功能,就可以将来自于加速度或速度传感器的时域波形或频谱转换成位移,也可以从位移转换成速度或加速度。

ODS 频响分析

ODS 频响分析是通机器的运转数据(或响应数据)进行计算的,其幅值来自于响应的自谱,而相位是来自于响应与固定参考间的互谱。

通过一组 ODS 频响分析数据可以直接进行 ODS动态模拟。ODS 频响分析可以得到共振频率处的峰值。如果软件版本中含有模态分析选项,你就可以从 ODS 频响分析结果中提取运转模态振形。

阶比跟踪 ODS

阶比跟踪 ODS 是按机器转速的倍数显示转动机器的形变程度。利用此选项,可以导入和处理多通道的机器运转时的与阶比相关的响应数据(峰值、相位),然后在机器的三维模型上显示阶比跟踪的 ODS 画面。

加窗处理

可以对时域波形或频谱进行加窗处理,去掉数据中不想要的部分,如噪声、直流偏置等。还可以用指数窗来削减噪声信号或锐化共振峰值。这对模态分析特别有用,因为对每个节点施加了已知的阻尼,而且会在模态阻尼评估的曲线拟合过程中自动去除。

信号处理特性

-对任意数据进行 FFT 变换及 FFT 逆变换,且采样数不仅仅限于 2 的指数。

-对时域波形或频谱进行积分和微分处理

-波形剪切、复制、粘贴

-频段加窗处理,去掉不要的数据

-指数加窗处理,去掉噪声或锐化共振峰值

-从时域波形计算傅立叶频谱、自谱、PSD 和 ODS频响等,并可用汉宁窗、平顶窗、方窗处理,触发,线性或峰值谱平均,重叠处理。

-由自谱和互谱计算 ODS 频响

-显示阶比跟踪 ODS 振形

-线性(RMS)到功率(MS)转换

-峰值、峰-峰值、有效值

模态分析选项

模态分析是用来确定是否共振是结构振动的主要原因 。如果选择了此项功能,就可在任何ME'scopeVES版本中进行模态参数评估。

模态参数评估

模态参数评估是用来定义一结构的模态。每种模态是按特定的"自然"频率、阻尼值、模态振形来定义的。基于实验的模态参数评估是靠对一组频响测量进行曲线拟合而实现的。模态分析选项包括 SDOF(单模态),MDOF(多模态),全局曲线拟合方法评估模态参数。

SDOF 方法简单快捷,可以快速获得模态形变评估,因此常用此方法显示并识别弯曲、扭转等。

MDOF 方法能同时评估 2 阶或多阶的模态参数,更适合于处理高密度模态(在很小的频段内出现多阶模态)。

全局曲线拟合能提供更好的参数来评估本地模态(限制于本地区域的模态)。该选项中还含有一种快速拟合工具,便于进行简单的曲线拟合。

模态指示

进行曲线拟合时,首先应确定在某频段范围内存在几种模态。该选项包含峰值计数器功能,它能够计算出超过限定值的共振峰值的个数。模态峰值是根据所有测量的平方和或一组频响测量结果的平方和计算的。

多项式法

该选项中包含 MDOF 多项式法,该法是用最小平方误差准则进行频响(FRF)数据拟合。利用残差补尝法可以进行窄带曲线拟合,而不致于将频段外模态的误差引入到拟合结果中。

模态分析特性

-SDOF Co-Quad 和峰值曲线拟合法

-MDOF 多项式曲线拟合法,具有频段外模态补尝

-本地或全局拟合

-快速拟合命令,一步曲线拟合法,减少人工参与

-交互式曲线拟合,针对选定的模态和测量

-所有的拟合功能及模态参数都保存在每个数据块中

-带尖峰计数的模态指示功能。模态峰值是从频响分析数据的实部、虚-部或幅值计算得到的

-频率及阻尼估计会重叠显示在模态指示图上

-从模态参数合成 FRF

-用 UFF 文件格式输入/输出模态参数

数据采集选项

ME'scopeVES 的数据采集选项可以设置、控制多通道数据采集系统、分析仪、记录仪或采集器,并直接从这些设备中采集数据。大多数市场主流的数据采集系统都支持。

采集窗口

ME'scopeVES 的采集窗口含有许多必要的控制命令及设置,便于采集和显示多通道数据。采集窗口通过前端设备采集时域波形,然后进行自/互功率谱的计算、ODS 频响分析、单一或多个频响分析参考及相干性。

窗口的连接

采集窗口不仅与结构窗口(构建测试结构的三维模型)相连,而且也与数据窗口(采集到的测量数据)相连。利用这三个相互连接的窗口,你就可以在三维结构模型上选择测量点及方向、采集现场数据、模拟显示运转振形(ODS)或其它模态振形,甚至在所有的数据都采集完成之前也可进行动画模拟。

尽管少数几个点的数据也可以看到结构的变形情况,但所采集的点数越多,则结果越具有参考价值。采集窗口对冲击测试很有用,而用户交互式数据采集和后处理过程也是非常关键的。

测试设置

在采集窗口内可以在采集前设置好整个测试,定义要用多通道数采器进行数据采集时每个测量的参数。每个测量定义包括测量的自由度以及测量参数。

所有的采集信息都存储在采集文件中,因此可以利用所设置的参数进行多次重复测量。

支持冲击测试(力激励和指数窗)及环境激励、纯随机及正弦波激励方法。

数据采集特性

-可与大多数常用的多通道数据采集系统相连

-设置采样参数、触发及测量类型

-利用属性页对采集仪的通道参数、窗处理进行设置

-在结构模型上显示测点

-测量结果存储在数据文件中

-以示波器的方式查看所采集的号(采集仪的前面板信号)

-显示加窗和不加窗处理的信号

-显示测量计算值(如 FRF、相干等)

-冲击力及指数窗

-冲击测试时具有接受/拒绝控制