[发明专利]使用通过经验修改的参考规范的高强度振动测试及其方法

说明书

一种声学或机械振动测试系统包括MIMO控制系统，该MIMO控制系统联接到至少两组单独可控的振动换能器和至少两个控制传感器换能器，其中控制传感器换能器的数量不需要等于控制器输出驱动器的数量或至少两组单独可控的振动换能器的数量。该MIMO控制系统利用预定初始参考规范和修改的参考规范两种规范，其中在常规MIMO控制下的系统操作期间获取的数据用于基于实际系统性能及其限制来创建修改的参考规范，以便根据预定初始参考而以更少的所需的系统驱动动力与预定初始参考规范保持更紧密的对应，并且在测试执行期间损坏测试系统和测试物品的风险更小。

技术领域

本发明总体上涉及振动测试物体领域，所述物体诸如卫星、仪器或其运行可靠性可以使用高强度振动测试来评估的任何其它物体。具体而言，本发明涉及使用：直接场或混响室(声学)测试系统；或者多激励器(其中激励器可以是电动液压致动器、电动震动器、陶瓷震动器或这样的振动换能器的集合)(机械)测试系统，来执行振动测试。本发明还涉及使声学测试系统能够产生符合预定初始参考规范的声场的控制机构，以及使机械测试系统能够产生符合预定初始参考规范的振动响应的控制机构。

背景技术

在声学振动测试领域，期望根据预定参考规范来控制声学响应场或响应振动的多个参数。在典型的MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)DFAT(Direct FieldAcoustic Test，直接场声学测试)控制系统100中，如在9,109,972[3]号美国专利中所述，该美国专利的全部内容通过引用并入本文，并且也在本文包括的图1中所示，典型地提供包含期望的预定声场参数的参考规范。在操作过程中，该系统将对多组独立可控的换能器的驱动信号进行调整，使得所得声场将尽可能接近地匹配参考(即，预定参考规范)中包含的预定声场规范。然而，预定声场规范典型地忽略测试系统、其部件和测试设施本身的真实约束。例如，但不作为限制，预定声场规范可以在其非对角元素中包含相对相干值，这由于该测试系统中的物理限制而不能实现，从而被忽略。结果，在操作过程中，对驱动信号的调整可能无法产生可接受的测试响应，并且可能超出系统的能力，导致测试系统部件的自限制，从而有可能损坏系统部件或测试物品本身。

类似地，在机械振动测试领域，还期望根据预定参考规范来控制机械振动测试的为数众多的参数。在典型的多输入多输出(MIMO)机械振动测试控制系统100中，如在第5,299,459[15]号的美国专利的图2中所述，该美国专利的全部内容通过引用并入本文，并且也如本文包括的图1所示，典型地提供包含期望的预定机械振动测试参数的参考规范。在系统100的操作期间，作为示例而非限制，MIMO机械振动控制器110将对多组独立可控的激励器的驱动信号进行调整，使得所得机械振动测试响应将尽可能接近地匹配包含在参考规范(即，预定参考规范)中的预定机械振动测试规范。然而，预定机械振动测试规范典型地也忽略了测试系统及其部件的真实约束，如上面关于声学测试所提供的示例中那样。因此，在操作期间，机械振动测试系统可能无法调整驱动信号，导致测试系统部件的自限制，无法满足规定的测试参数并且可能损坏系统部件或测试物品本身。

在机械或声学MIMO振动控制系统中，实际测试条件未能满足指定测试参数的程度取决于许多因素，这些因素包括，作为示例而非限制，由系统最大输出能力施加的真实约束、测试系统特性中的非线性响应特性和/或时间可变性、所采用的换能器或激励器的限制，以及由MIMO振动测试设备施加的约束、和/或MIMO振动控制系统本身的相关限制。在MIMO振动控制系统克服这些限制的尝试中，这些限制可能共同导致实际测试响应与指定测试参数之间的实质性差异，从而导致不可靠的测试结果、需要过多的系统驱动动力、对系统部件的损坏、或通过“过度测试”对测试物品本身的损坏。

诸如在[2、4、8、9、10、11、12、13、14、15、16]中描述的那些方法，主要集中于建立限制，以防止测试系统损坏自身或损坏测试物品。本领域技术人员将熟悉用于实现限制器(limiters)的各种方法，其包括建立驱动信号的最大安全等级和从测试物品仪器向系统限制器反馈。尽管这些限制器确实降低了测试系统损坏和某些形式的过度测试的风险，但它们也显著降低了测试系统和设施的最大能力，并且无法对初始测试规范进行任何调整以适应测试系统和设施的实际性能限制。