要点 & 热门话题 | < 1 分钟阅读时间 | 2018-01-23

飞机结构疲劳测试期间无应力应变测量的 6 个技巧

应变是飞机疲劳测试过程中最重要的一项测量。应变计测量的准确性和精确度对于准确确定结构的耐久性和损伤容限至关重要。在 "测试金字塔 "中，结构越高，测试的复杂性、测量通道的数量和产生的数据就越高。此外，与测试程序相关的时间延迟和成本风险也会随着测试复杂度的增加而成倍增加。以下六条建议可帮助您为疲劳测试选择合适的数据采集系统：

1.测量应变，而不是温度

疲劳测试可持续数周至数月。经常是昼夜不停。在使用四分之一桥应变片时，环境温度变化是造成测量误差的最常见原因之一。与温度相关的电阻变化只要达到 0.1%，就可能导致 500 µm/m 的伸长率。为了避免应变测量变成温度测量，Gantner Instruments 建议特别注意内部完成电阻器的稳定性。为了节省成本，通常会使用稳定性较低的电阻器。这要么导致不必要的误差，要么迫使您在软件中编制复杂的温度校正曲线。

Q.series 数据采集系统配有内部完成电阻，其电阻温度系数 (TCR) 为 0.05 ppm/K。 10 K 的温度漂移只会导致 0.025 % 的测量误差。使用 TCR 值更高的电阻器会相应增加误差。例如，0.5 ppm/K 的 TCR 将导致 0.25 % 的重大测量误差。

2.电缆长时无测量误差

由于测试样本的尺寸，有时不可避免地要使用长电缆。将仪器连接到惠斯通电桥的电桥线的电阻会衰减电桥输出，或使仪器 “脱敏”。由于衰减是电桥线长度的函数，因此电缆长度越长，衰减效果越大。使用传统仪器时，必须在开始测量前执行手动分流校准过程。分流校准过程可确定导线电阻和随后的校正系数。这种方法虽然应用广泛，但无法弥补实际测量过程中导线电阻的变化，例如环境温度波动引起的变化。

Q.series 数据采集系统具有 OCS（在线补偿信号）参考级，即使在测量过程中也能自动校正导线电阻引起的测量误差。无需手动分流校准，因此也消除了操作员的误差。

3.消除数据偏差

多通道分布式数据采集系统中的数据偏差是测试项目中的主要不确定因素之一。飞机试验品非常昂贵。因此，当发生故障时，需要对测量数据进行严密分析，以准确了解试验品的故障特征。如果测量数据不能紧密同步，就会给分析带来模糊性。特别是在高通道数系统中，通道与通道之间的抖动会导致重大误差。在 2 Hz 周期频率下，仅 500 µs 的抖动就会导致 0.6% 的测量误差。

Q.series 数据采集系统内置基于硬件的模块间同步功能。测量模块或机架之间无需额外的同步电缆。即使系统远距离分布，我们也能确保精确的时间同步，最大抖动不超过 1 µs。如果出现相移，则可以排除时间同步问题。不会有任何歧义。

4.在最需要的时候提供数据

这是测试工程师最可怕的噩梦–由于意外覆盖或删除、数据库损坏甚至 IT 基础设施故障而导致测量数据丢失。数据是测试程序的核心，因此测试工程师的任务就是实施数据备份和恢复计划。使用多个并行数据存储路径，您的数据会自动实时复制或三重复制，确保数据的连续可用性。

为了确保不遗漏任何一个样品，我们的 Q.series 系统具有 3 级冗余，以保证数据的可用性。测量数据可同时向在线数据库和 FTP 备份服务器发送。两个数据端口都受到持续监控。如果广播失败，Q.系列系统将自动开始将数据记录到本地磁盘。

5.避免数据超载

疲劳试验通常要持续数月甚至数年。数据由 1000 个或更多应变片采集。用于失效分析的采样率可能从 25 Hz 到 5000 Hz 不等。记录的测量数据多达数兆字节。最近的分析表明，近 40% 的记录数据没有重要意义，但由于数据采集系统的限制而被存储起来。过多的数据会减慢数据处理、分析和决策的速度。这是宝贵的时间，尤其是在您面临完成意外故障分析的压力时。

Q.series设备允许您创建多达 20 个数据记录器。每个数据记录器可配置为以不同的记录速率记录不同的数据集。您可以选择不同的记录仪类型，包括连续记录、触发记录或基于事件的记录。例如，可以使用监控控制系统触发记录操作，并设定触发前和触发后的时间。同时，还可以配置记录仪，将数据连续记录到循环数据缓冲区中。每个数据记录器的文件名、大小、目标和保护级别均可完全配置。

6.可靠的互操作性

没有互操作性，照明灯就无法与开关配合使用，传感器就无法被测量系统读取，测试设备就无法使用其周围的网络。由一家供应商提供单一系统的时代已经一去不复返了。如今，各种不同的控制和测量技术被广泛应用。专业测试和测量设备之间安全可靠的互操作性对测试实验室的效率至关重要。例如，在测试程序中，利用从不同系统收集的数据预测或快速检测结构故障的能力非常重要。测试和测量系统之间可靠的互操作性对于直接处理、分析和报告测试数据至关重要。

Q.series 数据采集系统支持各种现场总线标准、软件协议和流处理平台。提供的驱动程序可将 Q.seriesDAQ 系统与 LabVIEW™、MATLAB® 和 DIAdem® 等常用软件工具集成。 Q.series 系统配有插件管理系统，可用于创建和部署自定义通信协议和设备驱动程序，例如为伺服控制系统实现自定义接口。此外，还支持各种外部时间源，如 IRIG-B，可用于与高速摄像机等辅助系统精确同步。