[发明专利]一种多维高频微观振动时效系统及方法

权利要求书

1.多维高频微观振动时效系统，包括上位机系统、任意波形发生卡、功率驱动器、多维高频激振器、多维传感器、二次仪表、数据采集卡、支撑装置；多维高频激振器固定在工件的表面上，工件安装在具有弹性的支撑装置上；

上位机系统控制任意波形发生卡输出幅值和频率均独立且连续可调的正弦激振信号；任意波形发生卡输出的激振信号通过功率驱动器输入到多维高频激振器，驱动多维高频激振器产生多维高频振动，由此将多维高频振动能量作用在工件上；

多维传感器安装在工件的表面上，并将采集到的工件多维振动信号输入到二次仪表；二次仪表将输入的多维振动信号进行处理后，输入到数据采集卡；数据采集卡的输出端与上位机系统相互连接；上位机系统通过用户界面将获取的多维振动信号显示给用户，用于监测工件的多维振动响应；

多维高频激振器采用单向高频激振器合成，用于产生激振频率大于1kHz的多维高频微观振动；

多维传感器采用单向测振传感器合成，用于采集工件的多维振动信号。

2.如权利要求1所述的多维高频微观振动时效系统，其特征在于：数据采集卡为多通道高速数据采集卡，任意波形发生卡为多通道任意波形发生卡，功率驱动器为多通道功率驱动器，支撑装置为具有弹性的支撑装置。

3.使用如权利要求1所述的多维高频微观振动时效系统消除工件残余应力的方法包括以下步骤：

(1)通过X射线衍射法获取工件表面的残余应力分布状态，确定峰值残余应力在工件的具体位置，以及主应力的方向；

(2)在工件的残余应力峰值处安装多维高频激振器，多维高频激振器的激振方向与主应力的方向保持一致；多维高频激振器的激振方向与主应力的方向保持一致指的是：x轴向的高频激振器的激振方向F_x与第一主应力的方向保持一致，y轴向的高频激振器的激振方向F_y与第二主应力的方向保持一致，z轴向的高频激振器的激振方向F_z与第三主应力的方向保持一致；

(3)在工件的表面安装多维传感器，多维传感器的测振方向与主应力的方向保持一致；多维传感器的测振方向与主应力的方向保持一致指的是：测试x轴向振动信号的传感器(测振方向为a_x)与第一主应力的方向保持一致，测试y轴向振动信号的传感器(测振方向为a_y)与第二主应力的方向保持一致，测试z轴向振动信号的传感器(测振方向为a_z)与第三主应力的方向保持一致；

(4)通过支撑装置对工件进行支撑，以便多维高频激振器对工件进行激振；接通信号连线，接通电源；

(5)上位机系统控制任意波形发生卡对工件进行扫频振动，从而自动确定任意波形发生卡输出的多维高频微观振动时效的激振频率f_i(i＝1,…,N,N为正整数，并且N＝3)；多维高频微观振动时效的激振频率f_i(i＝1,…,N,N为正整数，并且N＝3)包括：激振频率f₁为x轴向高频激振器的激振频率，激振频率f₂为y轴向高频激振器的激振频率，激振频率f₃为z轴向高频激振器的激振频率；

(6)缓慢调节功率驱动器的增益旋钮使得功率驱动器输出恒定的电流I_i(i＝1,…,N,N为正整数，并且N＝3)，驱动多维高频激振器对工件进行多维高频微观振动时效处理，直至上位机系统中显示的多维传感器采集回来的多维振动信号的幅值稳定为止；电流I_i(i＝1,…,N,N为正整数，并且N＝3)包括：电流I₁为输入x轴向高频激振器的电流，电流I₂为输入y轴向高频激振器的电流，电流I₃为输入z轴向高频激振器的电流。

4.如权利要求3所述的多维高频微观振动时效消除残余应力的方法，其特征在于：所述信号连线包括上位机系统与任意波形发生卡之间的信号连线；任意波形发生卡与功率驱动器之间的信号连线；功率驱动器与多维高频激振器之间的信号连线；多维传感器与二次仪表之间的信号连线；二次仪表与数据采集卡之间的信号连线；数据采集卡与上位机系统之间的信号连线；所述电源包括上位机系统、任意波形发生卡、功率驱动器、多维高频激振器、二次仪表和数据采集卡。