选择声音和振动测量系统所面临的10个问题.docx

选择声音和振动测量系统所面临的10个问题概览声音与振动分析在很多不同的应用领域，如-音频，噪声，振动和舒适度（NVH），机器监测，结构动力学和声音质量方面发挥着重要作用。每一个应用领域的工程任务不同（产品设计，生产测试，机器的性能，或过程控制），并且具有一组不同的关注点（传感器，频率范围，采样率，成本等）。以下内容将集中讨论在选择一个声音与振动测量系统时需要考虑的几个不同因素。目录1. 您正在使用什么传感器？ 2. 需要什么样的信号调理？ 3. 您感兴趣的频率范围是多少？ 4. 需要的动态量程是多少？ 5. 您需要多少个模拟输入输出通道？ 6. 您是否需要相位信息（同步采样）？ 7. 您需要哪种测量？ 8. 可以采用哪些硬件平台？ 9. 您是否需要便携式测量系统？ 10. 您需要实时或无间隙数据处理还是流盘保存？1. 您正在使用什么传感器？您选择的传感器类型取决于您要测量的信号。对于声音和振动应用，常见的信号有加速度，位移量和声压级。要分别测量这些参数一般采用的传感器有加速度计，位移传感器和麦克风。您首先应该了解想要使用的传感器类型，因为这在很大程度上决定了您对硬件的选择。您对传感器的选择中对硬件有影响的几个问题如下： 需要什么类型的信号调理？ 传感器的频率范围是多少？ 传感器需要多大的动态量程？2. 需要什么样的信号调理？一个传感器中的信号在由数据采集硬件数字化之前，几乎无一例外的需要一些类型的信号调理，例如放大，滤波，传感器激励，和输入配置。NI的很多硬件产品具有内置电压激励或压电集成电路(IEPE)激励，以用于麦克风和加速计。下面的一个图表给出了每个NI产品所提供的各种信号调理选项的具体数值。产品压电集成电路（IEPE）抑制混叠交流耦合输入配置NI 4431是-101 分贝0.8 赫兹伪差分NI 4432是-101分贝0.8赫兹伪差分NI 4461是-120分贝3.4赫兹差分/伪差分NI 4462是-120分贝3.4赫兹差分/伪差分NI 4495否-114分贝直流耦合伪差分NI 4496是-114分贝0.5赫兹伪差分NI 4498是-114分贝0.5赫兹伪差分NI 4472是-110分贝0.5赫兹伪差分NI 4474是-110分贝3.4赫兹伪差分NI 9233是(常开)-102分贝0.5赫兹伪差分NI 9234是-102分贝0.5赫兹伪差分SCXI-153x是-50分贝0.2赫兹差分/单端SCC-ACC01是-60分贝0.8赫兹差分/单端另请参见：NI 4431 数据手册NI 4432 数据手册NI 4461 数据手册NI 4462 数据手册NI 4495 数据手册NI 4496 数据手册NI 4498 数据手册NI 4472 数据手册NI 4474 数据手册NI9233 数据手册NI 9234 数据手册SCXI-1530 数据手册SCXI-1531 数据手册SCC-ACC01 数据手册3. 您感兴趣的频率范围是多少？所有的传感器都设计有一个工作频率范围。您的传感器应该有一个足够宽的频率范围以覆盖您感兴趣的频带。就像您的数字化硬件应该有一个足够宽的频率范围以覆盖感兴趣的信号。为了防止混叠，NI产品具有抗混叠滤波器，按照乃奎斯特采样定理，将器件的最大频率范围减小到略小于最大采样率的一半。下面的表格给出了NI器件和对应的最大频率范围。产品NI 443xNI 4461NI 4462NI 4495NI 4496NI 4498NI 4472NI 4474NI 923xSCXI- 153xSCC- ACC01最大频率范围47 千赫兹95千赫兹95千赫兹95千赫兹95千赫兹95千赫兹47千赫兹47千赫兹21千赫兹20千赫兹5千赫兹4. 需要的动态量程是多少？动态量程是衡量相对于器件所能测量的最大输入信号，能测量到多小的信号。用分贝来表达，动态量程是20 log (Vmax/Vmin)。例如，NI4472的输入范围是10 V，动态量程大于110分贝，假设电压比为106。这样，对于最大信号10V来说，在NI 4472上所能看到的最小信号是10 V。因此，输入范围和额定的动态量程对于确定系统的要求是很重要的。下面是一张关于NI器件以及它们的输入范围和动态量程的表格。产品NI 4461*NI 4462*NI 4495*NI 4496*NI 4498*NI 4431NI 4432NI 4472NI 4474NI 923xSCXI -153xSCC- ACC01动态量程(分贝)1161181141131131011011101101028080输入范围+/-316 mV to+/-42.4 V+/-316 mV to+/-42.4 V+/-1 V to+/-10 V+/-1 V to+/-10 V+/-316 mV to+/-10 V+/-10 V+/-40 V+/-10 V+/-10 V+/-5 V+/-24 V+/-5V*这些产品具有不同的增益，您可以应用到信号，有效地增加动态量程。5. 您需要多少个模拟输入输出通道？根据实际应用需求，声音和振动的应用需要各种不同数目的模拟输入和输出。利用NI的工具，您可以通过简单的增加更多的器件将您的系统扩展到所选择的通道数目。例如，NI4472模块有八个模拟输入通道，如果使用18槽的PXI机箱，最多可以实现14个模块共112通道的同步采集。另外，通过同步多个机箱更可以获得多达5000个通道的同步采集。下面的表格给出了每一个NI器件提供的通道数目。产品平台模拟输入通道PXIPCIUSBNI 4431是4NI 4432是5NI 4461是是2NI 4462是是4NI 4495是16NI 4496是16NI 4498是16NI 4472是是8NI 4474是4NI 923x是4*因为发热和冷却问题，我们建议您在标准的台式计算机上使用不超过三个器件。在良好的散热和功率的需求得到满足的条件下，您可以在工业计算机上使用三个以上的器件。产品平台模拟输出通道PXIPCIUSBNI 4431是1NI 4461是是2NI 5411是是1NI 5401是是1NI 6731是是4NI 6733是是86.您是否需要相位信息（同步采样）？需要两个独立通道测量之间的相位信息的应用中，同步采样是必需的。相位信息用在需要对象的频率响应的应用中或使用交叉通道测量的应用中，例如声音强度测量或结构分析。大多数的NI声音和振动测量产品具有同步采样功能。另外，对于大多数NI产品来说，可以通过多器件同步来获得多个通道的相位信息。NI4472通过利用PXI星形触发总线实现PXI多模块之间的同步。这保证了同一机箱中任意两个通道在整个频率范围内的相位失配小于0.5度。下面的表格描述了提供同步采样和多器件同步的NI器件。产品同步采样多器件同步NI 443x是NI 4461是是 - 500+ PXI 多达 3,000通道NI 4462是是- 5 PC, 500+ PXI 多达 3,000通道NI 4496是是- 500+ PXI 多达 13,000通道NI 4496是是- 500+ PXI 多达 13,000 通道NI 4498是是- 500+ PXI 多达 13,000 通道NI 4472是是- 5 PC, 500+ PXI 多达 5,000 通道NI 4474是是- 5 PC 多达 20 通道NI 923x是是多达 32 通道SCXI-153x是是SCC-ACC01否另请参见：PXI 资料7. 您需要哪种测量？NI提供大量的软件工具来分析采集到的信号。您的应用可能需要各种各样的分析例如功率谱，倍频程分析，或者阶次分析。LabVIEW提供许多针对各种不同应用的频率测量和分析工具。声音和振动工具包和声音和振动测量套件作为LabVIEW的附加软件包，提供面向具体应用的分析。要了解更多关于工具包和每一个包含的功能，请访问NI 声音和振动软件。另请参见：LabVIEW 资料LabVIEW 阶次分析工具包数据手册8. 可以采用哪些硬件平台？NI提供大量的平台选择，从单插口的USB接头（最大4通道）到多插槽PXI组件（最大13000通道）。下面的图片给出了可选的测量平台。+ 放大图片9.您是否需要便携式测量系统？对于绝大多数的便携式应用NI提供了四种解决方案。第一种方案是使用NI USB-443x，它可以轻松地连接到笔记本电脑。第二种方案是使用一个NI CompactDAQ模块NI-923x和CompactDAQ机箱，通过USB接口连接到笔记本电脑。第三种方案是用一个4槽PXI机箱，机箱中插入 NI4472或 NI4461模块。这种配置提供多达24通道的便携式解决方案。便携式配置1. NI USB-443x, 笔记本电脑, LabVIEW,声音和振动工具包2. NI 923x, NI-9172 cDAQ 机箱, 笔记本电脑, LabVIEW, 声音和振动工具包 3. NI 4472, PXI-1002, PXI 控制器, LabVIEW, 声音和振动工具包4. SCC-ACC01, SC-2345, DAQ卡 AI-16XE-50, 笔记本电脑, LabVIEW, 声音和振动工具包10. 您需要实时或无间隙数据处理还是流盘保