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  • 2025-01-22

  • 发表了主题帖： 高精度分布式多功能LXI总线动态信号分析系统

    数据采集分析硬件不断的向尺寸更小、性能更强、通道更多、信号更全的高密度方向发展，汉航凭籍其深厚的工程技术积累与创新精神，面向结构动力学工程界推出了全新一代小型高密度高性能分布式LXI总线动态信号分析系统--汉航Hunter H28，为追求卓越性能与多功能精准测量的您带来前所未有的惊喜！   汉航Hunter H28，它集卓越性能、小巧设计于一身，无论是精密的科研应用，还是环境恶劣的外场工况，H28都是您最得力的助手！它将多种测量和控制功能融合于一体，既可以作为数据采集及模态测试前端、又可以作为振动控制系统、还可以作为声学控制和声学相机前端，避免了用户使用多个单一功能设备的繁琐，降低了学习成本、试验配置成本，提高了测试效率。   关键参数： 16路IEPE/电压/电荷信号测量，2路信号源通道，2路转速通道，1路USB，1路HDMI，8通道隔离数字I/O通道，1路触发入，1路触发出 支持LAN网络通信、支持LXI A类总线、支持IEEE 1588v2 PTP精密时钟同步协议、基于Web的页面设置，每通道独立LED状态指示 内置Linux操作系统、内置坚固CF卡及TF卡、支持在线/离线数据采集 每通道独立24位Σ-Δ A/D，每通道并行独立采样频率204.8kHz（可扩展至更高），支持FPGA、内置独立硬件DSP 支持具有IEEE 1451.4 Class 1类接口的TEDS传感器 支持直流9-36V、PoE供电和自适应交流220V 供电   高密度设计 汉航Hunter H28拥有16路输入通道，每通道可采集IEPE、电压、电荷等信号，内置2路信号源、2路转速，1路USB，1路HDMI，8通道隔离数字I/O通道、1路触发入和1路触发出，丰富的配置可全方位地满足您多样化的测试需求。 电荷量程从1pC到100000pC，电荷增益0.1/1/10/100/1000 mV/pC的灵活调节能力，无论是微弱信号还是大量级信号，都能轻松处理，确保测量结果的精准无误。 高速采样 每通道独立24位Σ-Δ A/D，每通道并行独立采样204.8kHz（可扩展至更高），汉航Hunter H28能够快速、高精度地捕获到信号的细微变化，为您提供实时、准确的被测对象的动态特性，而不会遗漏任何重要的信息。实现对高速、高频振动、噪声信号的精确采集、控制和分析，为您的研究与工程应用提供坚实可靠的数据支撑。   智能互联，分布操控 汉航Hunter H28支持LAN网络通信，无论是在实验室的局域网环境，还是工业现场的分布式网络布局下，都能轻松实现设备间的稳定数据传输，支持LXI A类总线 IEEE 1588v2 PTP精密时钟同步协议，确保多台设备协同工作时，时间同步精准到纳秒级。 基于Web的页面设置，让配置变得简单直观，您只需通过简单操作即可完成设备配置与参数调整，随时随地掌控测量过程。 汉航为Hunter H28配备了电子墨水屏，可以独立显示每台硬件的使用情况，即便是设备关机的情况下依旧可以显示通道信息，此外，每通道独立LED状态指示，实时反馈通道工作状态，让您对设备运行情况一目了然。 强大内核 内置Linux系统，同时配备50针坚固式CF卡和TF卡，汉航Hunter H28不仅具备强大的数据处理能力，还能轻松应对海量数据的存储需求。 汉航Hunter H28支持在线/离线数据采集模式，无论是实时监测还是事后分析，都能灵活处理。 系统内置FPGA和独立硬件DSP处理器，为实现复杂的信号处理算法提供了强有力的硬件支持，极大地提高了数据处理的效率，让您的测量工作更加高效、便捷。 支持直流9-36V、交流220V自适应、PoE供电的设计，大大拓宽了设备的适用场景，无论是在有电源供应的固定测试台，或是仅支持PoE供电的远程监测点，Hunter H28都能随时配置，迅速投入工作。   操作便捷 Hunter H28设计始终秉持为工程师服务的指导思想。它采用紧凑、轻便的模块化设计，这种模块化的设计能够根据不同测试需求对设备进行灵活配置，无论是单独使用、分布式使用或在机箱中使用，亦或是与汉航其它型号数据采集前端级联使用，可自由组合为最贴合项目应用要求的测试系统。 Hunter H28还具备HDMI及USB 3.0接口，您直接将其与显示器，键盘鼠标连接，即可进行相关的采集工作，使测试流程更加便捷。 连接简洁，即使是初次接触的新手，也能在短短几分钟内完成设备的安装与调试，迅速开启测试之旅。每通道独立LED状态指示，持续检测IEPE传感器线缆的开路和短路状态并在前面板LED显示状态，让整个测试过程高效又安心。   可靠品质 品质是生命线，Hunter H28校准严格，满足多种测试需求，其计量结果精确，且经国家一级计量单位检定，优于国家一级标准。为用户提供可信赖的高精度测试硬件是汉航孜孜不倦的追求。 环境适应性： 工作温度：-20℃~+50℃ 工作湿度：5%~90%，无凝结 存储温度：-20℃~+70℃ 冲击和振动： 随机：5grms，10Hz~500Hz 正弦：5g，10Hz~500Hz 冲击：30g，11ms半正弦；50g，3ms半正弦；18次冲击，6个方向 电磁兼容： EMC：满足EN61326-2-1:Class A放射标准,工业抗扰度标准 EMI：满足EN55011(CISPR 11):Class A放射标准   精益求精，持续创新 汉航Hunter H28的推出，是汉航在数据采集硬件设计领域多年深耕的成果延伸，也是对持续改进、开拓进取承诺的有力践行。未来，汉航将继续秉持创新精神，敢想敢干，使其产品功能更加强大，测量结果更加精确，更好的为工程师服务！

  • 2025-01-17

  • 发表了主题帖： 传感器标定系统

    引言 传感器是将物理量转化为电信号的器件，在航空航天、军工、汽车、电子等各个领域有着广泛的应用。根据需求的不同，市场上流通的传感器种类繁多，且随着测试需求的增加，对各类传感器的需求量也越来越大。传感器生产商要想其产品获得更大的竞争优势，就必须从各个方面提高传感器的性能，以确保其能够满足特定的需求。 其中，灵敏度、频响特性和不确定度一直是工程技术人员在设计和使用过程中最为关心的问题。汉航振动传感器标定与校准系统是专为标定振动传感器的灵敏度、频响特性曲线及不确定度而设计，在本系统中，我们采用了多种标准及方法来校准振动传感器，并生成传感器校准报告。 汉航HS7710CA振动传感器标定与校准系统 系统构成 汉航振动传感器标定与校准系统主要由汉航自研数据采集硬件、NTS.LAB软件、振动台、功率放大器组成，其中数据采集硬件主要负责提供必要的输入通道及信号输出功能。 某单位使用汉航HS7710CA系统对传感器进行校准 测试方法 绝对法校准 背靠背直接比较法校准 背靠背替换比较法校准   测试原理 绝对法校准-激光振动测量的基本原理 利用相干的激光束照射振动物体表面，由于光波多普勒效应，被物体表面反射回来的光会发生频移，在光波波长一定时，决定这种频移唯一的因素是振动面相对于观察者的运动速度。利用光学和电子学的方法测出反射光的频移，便可测得振动表面的各个振动参数，如振幅、振频、速度和加速度等。 绝对法试验原理   背靠背直接比较法 被测加速度计与参考加速度计背靠背安装，假设两个加速度计在垂直于安装面的方向产生理想的线性运动，则二者在该方向是承受相同的振动。被测加速度计在该方向的灵敏度可由下式计算： 其中：   背靠背直接比较法校准步骤   背靠背替换比较法 背靠背替换比较法是将一个稳定性好的工作标准加速度计固定于振动台上，然后用一个参考标准加速度计和一个被校加速度计与此相比较。替换法校准需要进行两次背靠背测量： 这种技术可抵消大部分由于振动台失真及测量仪器允差造成的不确定度分量。在两次测量中，工作标准加速度计始终安装在振动台上，而标准参考加速度计和被测加速度计分别同工作标准加速度计进行比较，利用替换技术可以在较宽频带范围内改善背靠背直接比较校准方法的精度，被测试加速度计的灵敏度按下列公式进行计算：  由此得到： 其中： 背靠背替换比较法校准步骤   绝对法主要用于标定标准加速度计，其设备复杂，校准准确度高；比较法主要用于工作加速度计的检定，与绝对法校准相比，操作相对简单，要求复杂贵重的仪器少，成本低，其校准准确度略低于采用绝对法校准准确度，因而一般工作加速度计通常都采用比较法进行校准。汉航振动传感器标定与校准系统HS7710CA，支持上述三种方法校准，用户可根据需求，选择合适的校准方法。 NTS.LAB VCS传感器校准方法选择   系统特点 易于使用        --直观、易操作的软件界面，无需工程经验 全面的数据库 --存储与用户传感器的所有相关数据、校准所需的所有数据以及每个传感器的所有校准历史记录，有了这些数据，整个设置和校准程序就可以简单地自动化实现 快速简便地显示结果（确定通过/未通过），方便用户快速诊断传感器性能 可定制和打印校准证书 准确性 --数据采集前端可自动校准，校准精度极高。校正系数存储在数据库中，以便后续使用和溯源 --数据库中存储了各个系统的频率响应特性，通过对这些特性进行校正，可最大限度地减少校准不确定性和校准时间 安全 --可设置多个用户级别，并定义访问权限，最大限度地提高系统安全性 灵活性 灵活配置，支持全频率范围 校准范围为：0.1Hz~20kHz 频率响应测试范围为0.1 Hz - 80kHz 校准几乎所有类型的传感器：电荷、CCLD、压阻、可变电容、电压、伺服和电动（例如速度传感器） 几乎可以兼容任何电磁式振动台 选择国际单位制或英制单位 完整的标准系统包括必要的硬件，以满足您的特定应用和需求 多种激励方法 --随机激励：多频带快速测量和实时频率响应信息 --定频正弦激励：主要针对于低频校准，并满足特殊要求 --多定频激励：快速获取多个频点的灵敏度及频响特征 --正弦扫频激励：通过正弦扫频信号获取各个频点的灵敏度值及频响特征 使用NTS.LAB VCS软件进行振动传感器校准 总结 汉航振动传感器标定与校准系统HS7710CA可对所有影响加速度计性能及测量不确定度的因素进行检定，主要是通过对规定频率下的轴向灵敏度的标定及频率响应测量，来检验加速度计的技术状态。用户可以根据使用场景及精度需求，选择不同的校准方法及信号类型。基于测试结果，NTS.LAB VCS软件模块还可快速生成校准报告，校准结果一目了然！

  • 2025-01-09

  • 发表了主题帖： 多场耦合可靠性控制系统之一：声振动耦合疲劳试验--汉航NTS.LAB VACS闭环控制系统

    1 引言 多场耦合问题在实际工程中具较强的复杂性，也是国内外研究的一个热点问题。它广泛存在于诸多工程领域中。如推力、噪声、振动、高温、电磁干扰等共同作用的结构性能和可靠性问题，其特点是多种载荷之间存在强耦合效应。耦合问题是一个相对比较复杂的问题，由于耦合的工况难以形成固定形式，预先进行的仿真分析可靠性及准确性仍需加强，模拟构建真实的发射环境就成为必须，汉航致力于多物理场耦合控制可靠性试验系统的研发，以期对工程产品进行精准的可靠性控制考核。 在航空航天产品的地面试验验证中，需要重构真实的发射环境。事实上，飞行器在发射、上升、巡航、再入过程中会同时受到振动、声、热载荷的多重影响。在航天技术发展的早期阶段，往往只通过单次随机振动试验或者噪声试验对产品进行可靠性验证。随着空间技术的不断发展，飞行器功能更多元、速度更快等特点，越来越多的具有大表面积的航天器，如太阳能机翼或天线阵列，被广泛地设计用于长期任务，因此，根据复杂的环境分解（单一进行振动或者声学疲劳试验）来推断构件的测试水平是不准确的，这可能导致高估或低估结果，甚至导致强度和刚度设计不合适。因此迫切地需要更加精准地复现其振动噪音的试验环境，验证其动态响应及可靠性。 航空航天产品 由于噪声作用在产品上的最终结果亦是导致结构振动，所不同的是噪声能量主要集中在中高频，同时由于噪声载荷是空间激励，从而使得薄壁结构以及与之相连的结构更为敏感。但是当噪声与振动发生耦合后，产品的振动响应将叠加，从而更易导致产品发生故障。因此，声振耦合控制测试技术在动力环境模拟中受到了愈来愈多的关注，对系统进行组合振动-声学试验，考察实际中声振联合耦合效应的影响，是火箭、卫星、导弹等型号研制过程中的重要试验项目之一，对结构可靠性和寿命的提高、服役过程中维修费用的降低有着重要的意义。 2 声-振疲劳耦合测试系统的组成 声-振疲劳耦合测试系统由混响室子系统和电磁激振子系统组成，其中每个子系统都有一个数据采集控制器来实现参考谱的控制，具体如下。 2.1 振动控制系统组成 振动控制系统主要由以下几部分组成‌： ‌振动台‌：振动台负责产生振动。能够根据需要调整振动的频率、振幅和方向，实现不同的振动环境‌。 ‌功率放大器‌：功率放大器用于放大控制信号，驱动振动台产生所需的振动。它确保振动台能够产生足够的载荷来模拟实际的振动工况‌。 振动‌控制系统：负责对振动参数进行调节和PID控制，能够实现对振动频率、振幅、振动方向等参数的实时精准调整和控制，以满足不同试验需求。 ‌传感器与测量设备‌：传感器（如加速度传感器、位移传感器等）用于采集振动数据，控制、监测振动台及被试件的实际振动情况。振动控制仪用于处理和分析这些数据，以评估产品的性能和可靠。 振动控制示意图 振动控制仪中输入试验条件谱，产生振动波形，功放放大后，驱动振动试验机振动，加速度传感器感知加速度量级，反馈给振动控制仪，实现实时闭环振动控制。 2.2 声学控制系统组成 声学控制系统与振动控制系统类似，主要由以下几部分组成‌： ‌混响室/行波管/消音室‌：提供不同的声学环境，可根据声压级及试验件大小进行选择‌。如用行波管装置试验时，一般为材料元件或者较小的结构部件的高声强行波场试验；在混响试验室内试验时，一般为成型产品，尺寸较大的混响场各点等强度的驻波声载荷试验；若需要重构结构在扩散场下声场环境，准确复现不同位置的声载荷（每个控制点声载荷谱不同），则可以选择消音室进行。 电声/气源喇叭‌：产生噪声，能够根据需要调整噪声的频率和声压级，模拟不同的噪声环境，一般低声压级选择电声喇叭（小于145dB），高声压级选择气源喇叭（145dB-180dB等）‌。 功率放大器‌：用于放大驱动信号，驱动喇叭产生所需的噪声声压级，确保能够产生足够的声压级来模拟实际的噪声环境工况‌。 声学‌控制仪‌：负责对噪声参数进行设置、调节和控制，能够实现对噪声频率、声压级等参数的实时调整或手动调整，以满足不同试验需求。 麦克风与测量设备‌：用于采集噪声数据，控制、监测声场环境，以评估产品的性能和可靠性。 声学控制示意图 声学控制仪中输入试验条件，产生噪声谱，功放放大后，驱动喇叭产生设定的噪声频谱，麦克风感知噪声量级，反馈给控制仪，实现实时闭环噪声控制。 2.3 控制原理 汉航NTS.LAB声-振疲劳控制系统基于数字式闭环控制原理，实现声振动载荷幅值、频率精确控制，其工作原理如下图所示。 数字式闭环声-振控制系统工作原理 试验时，将标准参考谱（如GJB150规定的振动噪声试验谱）及相关试验参数输入到控制系统中，以较低电平分别驱动振动台振动/声源系统发声。在试验段安装控制加速度传感器/传声器，测量该位置处振动加速度/声压信号，并反馈到振动/声学控制系统。将反馈的时域振动声压信号通过傅里叶变换转换为振动声压功率谱密度，并与标准参考频谱相比较，如有不同则修正驱动谱。该过程反复迭代进行，直到满足试验加载频谱要求，从而实现闭环精准控制。 3 声振耦合疲劳试验案例 为了重建某款产品真实的发射环境，即考核产品同时受到振动和声载荷的影响，监测各个关键位置的响应及可靠性（如是否振动响应过大、是否发生疲劳损伤），某单位采用汉航NTS.LAB VCS随机控制和声学控制模块进行测试。 该测试系统由混响室子系统（声学控制）和振动台子系统（振动控制）组成，产品通过配套工装安装在一个振动台面上；混响室内有2组电声喇叭，可提供141dB声压级控制。 本次试验分别在振动台面上粘贴2个加速度传感器作为控制反馈信号，其余关键位置粘贴相对应的加速度传感器作为响应监测；声学控制采用两个麦克风传声器作为反馈信号用于平均控制。目标谱（随机振动和声学载荷谱）的获取是通过发射时采集得到的时域数据，并通过频谱分析转换成PSD谱，输入到各自的系统中，进行闭环控制试验。 表1：随机载荷谱示例 表2：噪声载荷谱示例   随机载荷实时控制示例图 噪声载荷实时控制示例图   从上图可以看出：实时振动控制各个频点能量控制误差在1%之内，实时噪声控制各个频带误差在±1dB之内，精准复现产品所承受的振动声学环境，可进一步考察各个监测点在声振耦合试验环境下，其振动量级的表现。 结果表明：在进行噪声与随机振动组合试验时，在低频段随机振动激励更能激发结构的模态响应，而在中高频段噪声激励更能激发结构的模态响应。声-振组合试验弥补了噪声试验中低频段考核不充分而随机振动试验中高频段考核不充分的缺陷，对产品考核更加充分、全面，为产品的优化、可靠性验证提供更加贴近真实工况的试验数据。 4 总结 航天器结构和组件有些易受随机振动影响，有些易受噪声影响，因此选择任何一种试验方法都不可能完全暴露所有的潜在失效模式。将声振试验耦合置于混响室内，根据噪声、振动试验条件对声振试验系统分别进行控制，可实现卫星产品声振耦合环境模拟，提供更加真实、可靠的试验数据。

  • 2024-12-20

  • 发表了主题帖： 招贤纳士|汉航公司启动人才招聘计划

    公司简介： 汉航公司致力于研发世界一流的力学、声学、光学测试分析工业软件及仪器硬件、创建世界一流工业软件和仪器企业。 公司崇尚奋斗精神、推崇精益求精的研发风格和能打仗、打胜仗的销售作风。 公司秉持公平、公正、尊重的原则，坚持志存高远、求同存异。提供坚实开放的平台：期待每一位加入者无限发挥其优势。 公司认同：待人以诚、做人有大道，行事有章法，自强不息的风范。 对于优秀者，汉航公司具有完善的股权奖励机制。 如您有志于成为中国工业软件和仪器行业的脊梁，我们诚挚的欢迎您的加入！ 请您将简历投递至公司邮箱，我们收到后会第一时间与您取得联系。 汉航高度重视客户服务质量，目前在北京、南京、成都、西安、武汉建立了分支机构，为客户提供全方位的及时现场支持。   招聘岗位： 职位类型：销售经理 工作地点：北京、南京、上海、西安、武汉、成都、长沙、广州 岗位职责: 1. 赢得NVH测量、模态测试分析、振动控制、声学相机、结构有限元软件、试验台架等相关软/硬件系统及技术服务订单； 2. 发掘用户需求、开发潜在项目、赢取竞争项目； 3. 针对用户项目需求，准备各类方案及投标文件； 4. 参与工程咨询项目，协助完成公司产品的市场推广、竞争、项目管理等工作。 任职要求: 1. 大学本科及以上学历，振动噪声/工程力学/机械工程/自动化/土木工程专业优先； 2. 两年以上行业内销售工作经验优先； 3. 性格开朗、内心坚毅，富有进取精神，具有较强的沟通和攻略能力，适应频繁出差。   职位类型：技术支持工程师 工作地点： 北京、西安、南京 岗位职责： 1. 售前技术交流及演示，配合销售团队有效实施各种技术交流活动，正确理解客户的技术需求，并配合客户制定最佳的技术路线； 2. 负责公司产品售后的安装、培训及技术问题解决； 3. 准备各类技术介绍性、宣传性文档，能够对客户、新员工和销售团队进行应用技术类的培训。   任职要求： 1. 工科或理科本科以上学历，机械和力学相关专业； 2. 在汽车/军工/检测机构/能源/电子行业有振动噪声工作经验（如NVH测试，模态分析，振动噪声数据采集，振动台环境试验等）优先考虑； 3. 需要良好的书面和口头沟通能力，以便有效地与内部同事和外部客户技术交流及培训； 4. 具备良好的沟通、学习能力，团队协作能力强，工作专注，有进取心，结果导向； 5. 接受国内出差意愿。   职位类型：C++软件开发工程师 工作地点：不限 岗位职责： 1. 参与基于windows/Linux下Qt软件开发； 2. 根据项目计划，在保质保量的前提下，按时完成开发任务； 3. 参与相关产品的功能模块设计，代码编写，软件系统的支持和维护工作，单元测试，集成测试等； 4. 参与所在开发模块的相关需求文档、设计文档、测试文档相关文档编写和归档工作。 任职要求： 1. 本科及以上学历，计算机、电子、数学、机械，力学等专业； 2. 熟练掌握C/C++语言、Qt，了解Qt工作机制、熟悉Qt5框架结构； 3. 了解常见的数据结构、算法，对算法研究有较强的兴趣，熟悉常用数据库的设计和使用； 4. 具备良好的沟通、学习能力，团队协作能力强，工作专注； 5. 具备三年以上相关开发工作经验。   职位类型：旋转机械算法工程师 工作地点：不限 岗位职责：参与设计旋转机械测试、分析功能 任职要求： 1. 研究生及以上学历，研究课题与旋转机械、转子动力学相关； 2. 具备良好的编程能力和编程习惯，熟练掌握至少一门编程语言（matlab、python、C/C++）； 3. 具备扎实的信号处理基础； 4. 具备良好的沟通、学习能力，团队协作能力强，工作专注； 5. 对旋转机械测试分析（如转速提取、阶次分析、扭振分析、旋转机械故障诊断等）有深入研究和实践者优先。   职位类型：声学仿真开发工程师 工作地点：不限 岗位职责： 1. 开发声学仿真软件前后处理图形界面； 2. 优化产品用户体验； 3. 编写相应模块的设计文档和测试需求文档。 任职要求： 1. 计算机、力学等相关专业，研究生及以上学历； 2. 熟悉QT开发框架，3年以上相关行业经验； 3. 有多线程、多进程编程软件开发经验者优先； 4. 有CAE软件图形界面开发经验者优先； 5. 专注于技术开发，有优秀的分析问题和解决问题的能力。   职位类型：DSP开发工程师 工作地点：不限 岗位职责： 1. 负责DSP底层驱动开发、调试、测试与维护； 2. 负责信号处理算法实现； 3. 开发编写相应的技术文档。 任职要求： 1. 计算机、通信、电子、测控等相关专业大专及以上学历； 2. 熟练掌握C/C++编程语言，会使用协处理器单元、多核处理器等进行并行处理程序设计和调试； 3. 熟悉TI DSP或ADI DSP芯片体系架构，熟悉CCS软件开发环境使用，掌握DSP开发流程； 4. 掌握DSP驱动开发技术，有SPI、UART、IIC、CAN、LAN等常用总线或接口开发经验； 5. 具备IEEE1588同步时钟协议开发经验； 6. 具有良好的沟通、协调能力，工作认真负责，积极主动。   简历递送与联系方式： 邮箱：info@ntsdynamics.com 地址：北京市海淀区学清路38号金码大厦B座1007 电话：010-82385010

  • 2024-12-05

  • 发表了主题帖： 声音响度测量

    引言 当人们对噪声特性获得一定认知度后，听觉系统就会在噪声物理特性和发声体的功能与品质等方面形成特定的感知联系，并形成特定的心理感知需求和期望。人们对这种现象的关注是噪声研究由声级声学（物理方面）向声品质（心理方面）发展的直接源动力，反映了科学研究由客观参量走向主观参量，由唯物的研究进入“以人为本”的研究的发展趋向。自上世纪九十年代以来，声品质的概念被创造和定义，并成为国际性的新兴研究领域和研究热点。 被国际学术界广泛认同的完整的声品质定义首先由Blauert给出：“声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性”。声品质定义中的“声”并不是单纯指声波这样一个物理事件，而是指人耳的听觉感知，“品质”指由人耳对声音事件的听觉感知过程并最终做出的主观判断。Blauert的定义给出了声品质概念的三方面内涵。首先是称作“声品质元素”的发声部件，例如剃须刀中的马达、刀片、支架、腔体；其次是听觉感知，使用者暴露于机器发射的可听频率声波的声场中，并听到声音，开始其听觉感知的过程，这一过程构成了声品质概念中的“听觉事件”；最后是使用者根据对某种机器（发声体）的心理期望，判断机器发射声音的优劣，在这一过程中加入了使用者的认知和心情等主观因素。主观判断的前提是使用者或心理声学中的受试者（统称为评价者或评价主体）对机器的噪声发射有先验的了解或知识，并具有明确的对噪声特征的心理期望，这样受试者才能将听觉事件与噪声的心理期望特征进行比较，从而做出声品质优劣的判断。声品质的形成过程可以用图1表示。 图1 声品质形成过程 从声品质的定义中可以看出，声品质并不是一种发声体或机器内在的量。因而，声品质不能简单地描述为物理量，而必须通过人参与到听觉事件中，并根据主观心理期望进行判断，才能产生声品质。所以，声品质研究必须注重人类听觉的心理学特征和过程。   从心理学的角度来看，声品质具有以下三方面的特征： （1）激励响应相适性，即声音的刺激与人耳听到声音后所做出的反应及行为要一致； （2）声音的舒适性，即声音要给人带来满意、愉快以及轻松的享受； （3）声或声源的可识别性，即赋予声音的涵义能被正确辨别和诠释。 1. 声品质基本评价量 在声品质评价中，有一系列基本特性量被认为适宜于描述听觉事件，主要包括：响度、尖锐度、粗糙度、波动度和音调度等。 1.1 响度（Loudness） 响度是对声音强度的一种感受，是人们对声音感知影响最大的一个参考量。声音的响度不仅与声压级相关，还与声音的频率相关。下图为著名的弗莱彻-蒙森曲线（Fletcher–Munson curves），即等响曲线。等响曲线的横坐标为频率，纵坐标为声压级。在同一条曲线之上，所有频率和声压的组合，都有着一样的响度。最下方的曲线表示人类能听到的最小的声音响度，即听阈。等响曲线反映了响度听觉如下特点： 声压级愈高，响度一般也愈高； 响度与频率有关，相同声压级的纯音，频率不同，响度也不同； 对于不同频率的纯音，提高声压级而引起的响度增长，也有所不同。 图2  等响曲线   通过对响度及其依赖关系以及掩蔽效应的研究发现，对于两个频率不同的纯音A和B，将其叠加成复合音C，C的响度与A、B之间的频率间隔存在直接关系。如果纯音A、B在同一临界带内，则两者的频率间隔越大，复合音C的响度越大；当A、B的频率间隔超过临界带宽时， C的响度将等于A、B响度之和，此时两纯音之间不再相互影响。因此在构造响度模型时，把激励声级对临界带率模式作为基础。将总响度L看成是特征响度L'对临界带率的积分，即：                                                                1.2 粗糙度（Roughness） 当声音的调制频率在15~300Hz范围内即可产生粗糙感，并非要周期性调制，这是大多窄带噪声即使没有包络和频率的周期性变化，也能产生粗糙感的原因。将调制频率为70Hz，调制幅度为100%，声级为60dB的1kHz纯音粗糙度定义为1 asper。 频率分辨率和时间分辨率是影响粗糙度的两个主要因素。频率分辨率由激励模式或特征响度随临界带的关系决定。当调制幅度为25%时，粗糙度达到其最低值0.1 asper，调制幅度每增加10%，相应粗糙度增加17%，因此将可听粗糙度划分为20个级别。当粗糙度变化1.56倍时，我们即可察觉到粗糙度的差异。 粗糙度是由激励模式随时间变化引起的，非常缓慢的变化不会产生粗糙度的感受，可见粗糙度正比于变化速度，即调制频率。此外，通过掩蔽分析可知，粗糙度与掩蔽深度成正比关系。 1.3 尖锐度（Sharpness） 尖锐度是描述高频成分在声音频谱中所占比例的物理量，它反映了人们主观上对高频段声音的感觉，反映了声音信号的刺耳程度。声音的频谱成分、中心频率和声音的带宽都会对声音的尖锐度产生影响，而声音的频谱包络对尖锐度的影响最为显著，相比之下频谱细部结构对尖锐度的影响则不那么明显。在一个临界带宽内带宽的变化与尖锐度无关。 从心理声学的角度来看，频谱包络表示激励声级与特征频带率的关系模式，或称为特性响度与特征频带率的关系模式。根据窄带噪声的尖锐度随特征频带的变化关系，以及低频成分的增加可降低尖锐度的特点，可以采用冲量因子g来构造尖锐度模型，在16Bark以下的频带g为1，而在16Bark以上的频带g大于1。采用特性响度与特征频带率的关系模式作为分布函数，可以构造出如下的关系式：                             式中，L'(z)为临界频带（Critical Band，CB）内响度密度的积分，比例常数C=0.11，根据1kHz声压级为60dB时，尖锐度为1 acum来确定。 1.4 波动度（Fluctuation Strength） 听觉系统对经过调制的声音有两种不同的感觉：当调制频率在20Hz以下感知为波动度，而在高频则感知为粗糙度。在20Hz附近是听觉感知的平稳过渡区域。将60dB频率为1kHz的纯音，以4Hz纯音进行幅值调制，调制度为100%声音的波动度定义为1 vacil。波动度呈调制频率的带通特性，最大值在调制频率为4Hz处，即4Hz的调制频率将产生较大的波动度。人耳听觉系统的频率分辨率为4Hz，流利语音的正常速率为４音节/秒。 1.5 音调度（Tonality） 音调度是一种心理声学指标，表示音调分量在其周围频率成分中的相对比重，从而确定其对声音感知的贡献。量化音调度意味着将人耳对声音的“音调”感知转化为客观指标。声源的音调度是提高产品声音品质的主要指标之一，在汽车、航空、铁路或消费品等工业领域中被广泛使用。 表1  音调度指标 音调度指标 单位 标准 纯音突出比       （Prominence Ratio，PR） dB ECMA 74 Annex D和ISO7779:2018 音调噪声比            （Tone-to-Noise Ratio，TNR） dB ECMA 74 Annex D和ISO7779:2018 音调识别度（Tonal Audibility） dB ISO1996-2 Annex C 音调调节（Tonal Adjustment）Kt ISO 1996-2 dB ISO1996-2 Annex C 音调调节（Tonal Adjustment）Kt DIN45681 dB DIN 45681:2005-03 Aures音调度（Aures Tonality） tu（音调度单位） Aures的模型 心理声学音调度（Psychoacoustic Tonality） TuHMS       （Sottek的听觉模型） ECMA 74 Annex G   总结 随着现代科技的进步，人们愈加注重生活品质，声品质测试的应用在各个行业中也愈加广泛。当新产品面临上市时，需要对其进行声品质测试，以确保其有较强的竞争力。NTS.LAB声品质分析模块具有强大且全面的信号处理能力，该模块不仅包含上述基础声品质分析功能，针对不同的参数还具有多个可选的计算标准，包括国标、ISO标准、ECMA标准、美标、德标等。同时NTS.LAB还提供了其他丰富的声品质计算功能，例如高分辨率谱分析（HSA）、听觉模型谱分析（HMS）、语音清晰度指数（AI）、语言可懂度指数（SII）等，能够从多个角度、多个方向对产品进行声品质分析，从而了解产品各指标的特点，并充分考虑这些指标的局限性和不足之处，针对具体情况进行选择和结果判断，从而对其声品质进行改善。    

  • 2024-11-26

  • 发表了主题帖： 高温动态应变测试

    高温动静态应变测量主要面临以下的挑战 一、高温测量环境下，普通应变计不能区分哪些是期望得到的机械载荷变化产生的应变，哪些是测试材料随温度变化产生的膨胀，这种由于热膨胀造成的应变读数通常被称为“视应变”或“热应变”。 二、高温测量环境下，应变计阻值随温度变化而变化，变化可能超过桥路的量程，将导致传统惠斯通电桥无法平衡，从而无法进行测量。 三、高温测量环境下，需使用特殊的高温应变计，而且常规铜材质导线不能承受高温，必须使用具有很高电阻的高温导线，而高温下导线电阻随温度变化而产生变化，常规测量方式会导致测量精度和线性度变差，影响测量结果。 四、高温测量环境下，存在较大的静电噪声和电磁噪声，而应变计处于非屏蔽工作环境，对各种干扰源比较敏感，常规方法测量会导致测量结果不可用。     针对以上问题，在高温环境下的应变计测量，最佳方式是采用对称恒流源激励技术。 对称恒流源激励技术 对称恒流源激励技术是采用一对完全匹配的电流源作为应变片的激励源，并使用一个差分放大器来测量应变计两端的电压值差，如图1所示。从图1中可以看出，它使用两个匹配的电流源形成“推-拉”的结构，一个往应变计“灌入”电流，另一个从应变计“拉出”电流。这两个匹配的电流源通过双绞屏蔽电缆连接到输入端并流过Rgage应变计。这种电路结构在物理和电子学方面都是对称的，因此具有很强的共模噪声抑制能力。另外，根据双级功率源共地的特点，应变计的直流电压是对称的，与单端电流源方法相比，对称设计具有两倍的信号一致性范围。在4线模式下，高输入阻抗的应变计信号传输线±signal将差分放大器的输入端直接连接到应变计两端，由于差分放大器具有极高的输入阻抗，应变计测量线上没有电流流过，因此用于传输应变计激励的导线中的电流并不会引起激励电流的下降，应变计测量数据将不会受到影响。对动态测量，2/4-wire开关可以设置成2线方式，输入可以是AC耦合，即只有应变计的动态波动被允许放大。由于差分放大器输入是一对对称平衡的差分信号，使得差分放大器具有极高的共模噪声抑制能力，允许使用同一片应变计进行静态和动态数据的测量。   图1 对称恒流源连接图 对称恒流源激励技术的优点 优点1：采用对称恒流激励技术，因为恒流激励不会受到电缆长度、阻值的影响，可以保证测量灵敏度和线性度。 优点2：对称布局提供了更多的优点：在图1中我们能看到，就作用于应变计和互联电缆的干扰噪声源而言，差分放大器的两个连接输入端，无论是物理特性、还是电气特性，都是对称的。只要适当注意一下布线和接线技术，两个对称的输入端的噪声拾取将几乎相同，因此后端差分放大器将显著降低对静电噪声和电磁噪声的敏感性。 优点3：对称布局的其它优点包括“改善对应变片故障情况的容忍度”，以及中点为零点的电流变化范围，能更好地利用信号调理器中采用的双极性电源。 对称恒流源激励技术使用一对匹配的电流源激励应变片，使用一个差分放大器测量应变计两端电压差，导线电阻对传递到应变计上的激励电流没影响，任何温度下不会降低应变计灵敏度；信号采集器采集的应变信号，无需增加通道增益；信号采集器内外连接完全对称，信噪比改善约40dB。 对称恒流激励技术与传统恒压源激励之间的区别 传统惠斯通电桥采用恒压模式，是应变测量最普遍的方法。在高温动静态应变测量中，惠斯通电桥测试法主要产生三种测量不确定度。 任何载流导线上的电阻都会导致应变计灵敏度降低。使用通道增益可以补偿降低的灵敏度，但是测量过程中延长线的电阻会随温度变化，造成乘常数测量不确定度。 惠斯通电桥的连接依靠载流导线电阻温度系数的精确匹配来保持电桥平衡。即使测试过程中这些导线上最轻微的热变化也可以使电桥输出产生显著的直流漂移。这种“零漂移”误差无法从测试件的机械应变区分出来，这样就造成一个加常数测量不确定度。 惠斯通电桥的连接在物理和电气上均不对称，无法抑制静电噪声及环境电磁噪声。 图2示意了用于动态应变测量单臂惠斯通电桥的连接方式。 图2 单臂惠斯通电桥连接 在图2中，其零漂主要是由于应变计焊接的扩展导线的电阻Rext引起的。 测量灵敏度定义为电路输出电压的变化与应变计电阻变化的比值。由扩展导线电阻Rext引起的测量灵敏度误差是两线连接惠斯通电桥测量较为棘手的问题。 图3显示的是100Ω单臂惠斯通电桥与应变计连接方式下，测量电桥灵敏度相对于导线电阻Rext的变化曲线。测量灵敏度随着导线电阻的增加而减小。如果导线电阻已知，灵敏度的下降可以用增加放大倍数或后处理修正方法进行补偿。如果引线电阻未知或随着温度漂移变化很大，则会引起明显的测量失真。 对称恒流激励技术是一种真正能抑制共模干扰信号的对称输入技术, 适用于单臂电桥。桥路的恒流激励不受导线电阻的影响，长导线测试时不会影响测量灵敏度，如图3所示。     图3 归一化测量灵敏度与导线电阻Rext的关系 另外，与单端恒流源激励方式或传统的恒压源激励方式相比，对称恒流激励技术使测量噪声大幅度减小。为了测试静电耦合模型，用一段3米双绞线电缆连接远处一个1KΩ的应变计上。扩展导线从导管中穿过，紧贴一根未屏蔽的二芯导线，二线导线中通入测试信号，用以表现耦合量级和噪音频率的关系。如图4所示，单端惠斯通电桥或单端恒流的噪声耦合每倍频程增加6dB。对于耦合电容约为16.4pF/m的测量结果是一致的。在所有测试频率上，对称恒流激励方式将有效耦合噪声削减了约40dB。 图4 非屏蔽二芯电缆的噪声耦合测试 汉航VS08板卡 对称恒流源激励技术提供一种使用2/4线连接、单应变计方式下精确测量动静态应变的方法。与单端恒流源或使用单臂惠斯通桥的结构相比，对称恒流激励使得应变计在任何导线电阻下都能得到精确的激励，由于高阻抗测量输入的只是应变信号，双绞线对称布局接法消除了应变计灵敏度下降和零点漂移误差，而不用担心导线的匹配特性。而且由于测量线是对称的，差分放大器的共模抑制提供了极高的抗噪能力，允许使用同一片应变计进行静态和动态数据的测量，因此，对称恒流源激励是高温动静态应变测量的最佳技术。 汉航自主研发的VS08板卡中内置应变调理模块，无需额外配备应变调理模块来进行应力应变测量。其采用对称恒流源技术，具有限流检测功能的对称桥式电源可设置为±0.5V至±5V，精度为 0.1%；最大电流为 20mA；感应线保证标称电桥电压与电缆长度无关。除此之外，汉航VS08板卡中还具有以下应变调理指标： 电流入射技术自动桥路平衡：(连续的平衡电流：0~20mA，步进5mA)，真正的桥路平衡恢复了标称电桥阻抗，将高应变水平的电桥非线性降至最低，而不影响电桥灵敏度。 低频噪声指标：在2V桥路电压激励和应变灵敏度为2的情况下（0.1Hz~100Hz）典型0.8μVpp或0.2μEpp。 桥路阻值补偿：内置的可选桥路连接，支持1/4（120、350、1K和用户自定义），1/2和全桥类型桥路平衡。 标定：在正负供电补偿线、分流补偿线、正负输入之间采用4个分流校准电阻（±0.12%），模拟应变。 过载检测：输入端模拟过压检测及ADC后端数字过压检测。 桥路支持：全桥、半桥、半桥旋转和四分之一桥。   汉航VS08板卡关键特性： 8通道ICP/电压/应变 支持LAN网络通信、支持LXI A类总线、支持IEEE1588v2 PTP精密时钟同步协议、基于Web的页面设置 每通道独立LED状态指示 内置Linux系统、支持在线/离线数据采集 9-36V直流或PoE供电 桥路支持：全桥、半桥、1/4桥，桥路阻值：120Ω、350Ω、1kΩ，支持电流入射技术进行桥路平衡 每通道独立24位Σ-ΔA/D，每通道独立采样频率204.8kHz 支持Linux系统、支持FPGA、内置独立硬件DSP处理 支持具有IEEE 1451.4 Class 1类接口的TEDS传感器 图5 汉航VS08板卡 通过多种调理电路技术，汉航VS08板卡在应力应变测试方面具有更高的准确性和可靠性。它具有高精度、低噪声、工作稳定等特性，不仅能够满足常温工况下的各种应力应变测量应用，并且在复杂的高温工作环境下依然具有优秀的抗电磁干扰能力，具有良好的动静态应变测量精度和稳定性。   应用 1、工程机械及制造设备 起重机、挖掘机、水泥泵车等工程机械的力臂等部位的应变应力、位移测试；油缸的压力、位移、温度、应变应力综合测试；机床导轨的残余应力测试。   2、航空航天、高铁、汽车、轮船等交通设备 航空发动机、汽轮机等处于高温工况下的结构的压力、温度、应变应力综合测试；车体、轮轴、高压输电弓等部位的应变应力测试。   3、电力、动力工程 电厂设备的强度测试，如核电站安全壳整体强度测试；水轮机轴及叶片的应变应力测试；蒸汽管道受热后的应变应力、温度、压力综合测试。   4、冶金、石油、化工 钢锭模表面热应力测试；油罐、压力容器、管道的压力、应变应力测试。  

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