[发明专利]一种多模态宽频振动消除应力方法及系统

权利要求书

1.多模态宽频振动消除应力方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1，采集工件加速度信号，通过第一加速度传感器、第二加速度传感器和第三加速度传感器分别采集工件的XY面加速度信号、YZ面加速度信号和XZ面加速度信号；

S2，采集工件位移信号，通过第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器分别采集所述工件的XY面位移信号、YZ面位移信号和XZ面位移信号；

S3，振动时效处理，利用所述工件的XY面加速度信号、YZ面加速度信号和XZ面加速度信号，及XY面位移信号、YZ面位移信号和XZ面位移信号，进行小波频谱分析，得出所述工件XY面、YZ面和XZ面的多模态频率，并在每个面选择多个能量因子峰值频率，进行振动时效处理。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述振动时效处理包括在频谱时效模式进行小波频谱分析，用小波变换尺度可提高频率分辨率，也可通过调整采样频率提高频谱检测准确度，因此可通过变化尺度和调整中心频率的方法，找到适应信号的最佳小波滤波器，可以有效的滤除噪声及其它谐波干扰；通过S1及S2可检测所述工件的XY面、YZ面、XZ面三个面的振动状态，选择多个能量因子相对较大的峰值频率进行振动时效处理，通过激振器对所述工件施加外力，当施加的周期性外力的频率与所述工件的固有频率相符时，所述工件产生共振，记录所有能产生共振的固有频率，并与残余应力进行叠加，降低多维分布的残余应力。

3.多模态宽频振动消除应力系统，其特征在于，包括：加速度信号调理模块、位移信号调理模块、速度信号调理模块、电流信号调理模块、PCI数据采集卡、控制单元及激振器；

所述加速度信号调理模块包括用于分别采集工件的XY面加速度信号、YZ面加速度信号和XZ面加速度信号的第一加速度传感器、第二加速度传感器及第三加速度传感器；

所述位移信号调理模块包括用于分别采集所述工件的XY面位移信号、YZ面位移信号和XZ面位移信号第一位移传感器、第二位移传感器及第三位移传感器；

所述控制单元包括上位机工控机、下位机微控制器、通信模块、IGBT驱动和大功率模块及电源滤波。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述PCI数据采集卡，根据所述工件位移信号计算所述工件的速度信号，采集激振器电流信号，采集激振器工作时的实时电流信号；在屏幕上显示所述工件在XY、YZ、XZ三个面的振动速度值、加速度值、位移值及激振器的实时电流数据。

所述加速度信号调理模块，用于通过采集工件的加速度信号，并通过所述PCI数据采集卡传输至所述控制单元；

所述位移信号调理模块，用于通过所述位移传感器分别采集所述工件各面位移信号，并通过所述PCI数据采集卡传输至所述控制单元；

所述速度信号调理模块，用于采集所述工件的速度信号；

所述电流信号调理模块，用于采集所述激振器工作时的实时电流信号；

所述控制单元，用于通过所述PCI数据采集卡获取所述工件在所述激振器的作用下的振动状态，利用工件加速度信号及位移信号进行小波频谱分析，得出工件多模态频率，并在每个面选择多个能量因子相对较大的峰值频率，进行控制激振器的工作状态振动时效处理。

5.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述工控机通过PCI数据采集卡获取信号，所述PCI数据采集卡采用并行方式多通道A/D采集模块设计，可获得加速度信号、位移信号、速度信号和电流信号。

6.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述工控机通过通信模块与所述微控制器信号连接；所述微控制器，采用AT89C52进行RS232串口通信，读出并显示激振器的转速，用于控制所述激振器的工作状态。

7.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述系统还包括：IGBT模块和驱动模块，所述IGBT驱动模块采用EXB841驱动芯片，所述IGBT大功率模块采用SKM75GB128D，所述驱动模块的输入端与所述控制单元的激振控制端信号连接，所述驱动模块的输出端与所述IGBT模块的输入端信号连接，所述IGBT模块的输出端与所述激振器的输入端信号连接以控制所述激振器的工作状态。