基于LabVIEW的沖擊響應譜（SRS）計算系統

王　冠（中北大學機電工程學院，山西 太原 030051）

高新技術

基于LabVIEW的沖擊響應譜（SRS）計算系統

王冠
（中北大學機電工程學院，山西 太原 030051）

本文研究設計了一種基于LabVIEW的沖擊響應譜（SRS）計算系統。具體介紹了沖擊響應譜（SRS）計算原理，以及系統主程序的設計思想。軟件操作簡便、耗時短，針對不同的脈沖信號該系統可迅速計算其沖擊響應譜，為產品沖擊試驗中的抗沖擊分析提供了前提。

沖擊響應譜；LabVIEW；沖擊信號

沖擊響應譜在沖擊試驗中的作用是十分重要的，它可作為衡量沖擊作用效果的尺度，判斷損傷。以及在沖擊事件統計分析﹑不同沖擊波形等效轉換﹑試驗有效性及重復性檢查﹑指導承受沖擊作用系統設計等方面發揮重要作用。但其數據計算量大﹑現有資料少，因此設計一款能根據給定波形及相關參數計算其沖擊響應譜的系統程序是很有必要的。

1 沖擊響應譜概念

沖擊響應譜的定義：一系列單自由度振動系統，在沖擊激勵函數作用下，他們的沖擊響應最大值與系統固有頻率之間的關系，定義為沖擊激勵函數的沖擊響應譜。

圖1 沖擊響應譜力學模型

圖1為一個典型基礎激勵的單自由度機械振動沖擊系統，其中質塊質量M，彈簧常數為k，阻尼常數為C。X（t）﹑U（t）分別為質塊與基座的絕對位移，則可得到如下質塊的運動方程：

2 軟件實現

2.1軟件平臺

軟件采用美國NI公司所設計的虛擬儀器開發平臺-LabVIEW。它是一種圖形化的編程語言，利用數據流框圖接受指令使得程序簡單明了，縮短了虛擬儀器的開發周期﹑消除了虛擬儀器編程的復雜過程，可充分發揮G語言的優點。

圖2 系統界面

2.2脈沖輸入部分

這里的脈沖輸入即振動系統中基座受到的加速度信號（單位m/s2）。軟件利用正弦波形vi﹑鋸齒波形vi﹑方波波形 vi分別產生半正弦波﹑后峰鋸齒波﹑矩形波等經典脈沖。并根據輸入設置采樣點數s以及脈沖持續時間τn﹑脈沖峰值加速度Am（單位m/ s2）。

2.3沖擊響應譜（SRS）計算原理

在f固定后程序就可對（4）進行運算。時間t為自變量，其范圍為0-τn（脈沖持續時間）。

將t離散，分辨率為△t=τn/s。（4）轉化如下：

由（5）式可得采樣點數為s的δ（t）的表達式，程序采樣循環嵌套方式外層循環次數為s，內層循環次數為n，產生波形δ（t）之后由求導x（t） .VI可求得，最后與沖擊波形相加取絕對值并由數組最大值與最小值VI求出其最大值，存入到主譜數組對應位置。

對于（3）式當ζ<1則有如下解：

余譜頻率對應峰值是（6）式絕對值中的最大值，頻率f固定后可用公式波形VI 求得。公式輸入由字符串合并的方式生成。一般波形持續時間不大于0.1s，這里選擇采樣0.1s選取最大絕對值存入余譜數組對應位置。

3 系統運行結果

選擇半正弦波﹑阻尼比為0﹑脈沖持續時間11ms﹑峰值加速度490m/s2，點擊確定產生經典脈沖，之后點擊計算（SRS）進度條完畢后生成沖擊響應譜。最后可點擊保存存儲響應譜便日后分析，計算結果及系統界面如圖2所示。

結語

以上介紹了沖擊響應譜的計算原理，系統主程序的設計思想以及界面操作流程，軟件操作簡便耗時短，計算結果準確在沖擊試驗中得到了很好的應用，具有一定實用價值。

[1]張斌珍，李建釗．沖擊信號響應譜（SRS）分析探討[J]．彈箭與制導學報，2004，24 （04）：247-248．

TB123

A

王冠（1990-），男，山西清徐縣人，碩士研究生，研究方向：機電測試技術。