基于LabVIEW的冲击响应谱（SRS）计算系统

王　冠（中北大学机电工程学院，山西 太原 030051）

高新技术

基于LabVIEW的冲击响应谱（SRS）计算系统

王冠
（中北大学机电工程学院，山西 太原 030051）

本文研究设计了一种基于LabVIEW的冲击响应谱（SRS）计算系统。具体介绍了冲击响应谱（SRS）计算原理，以及系统主程序的设计思想。软件操作简便、耗时短，针对不同的脉冲信号该系统可迅速计算其冲击响应谱，为产品冲击试验中的抗冲击分析提供了前提。

冲击响应谱；LabVIEW；冲击信号

冲击响应谱在冲击试验中的作用是十分重要的，它可作为衡量冲击作用效果的尺度，判断损伤。以及在冲击事件统计分析﹑不同冲击波形等效转换﹑试验有效性及重复性检查﹑指导承受冲击作用系统设计等方面发挥重要作用。但其数据计算量大﹑现有资料少，因此设计一款能根据给定波形及相关参数计算其冲击响应谱的系统程序是很有必要的。

1 冲击响应谱概念

冲击响应谱的定义：一系列单自由度振动系统，在冲击激励函数作用下，他们的冲击响应最大值与系统固有频率之间的关系，定义为冲击激励函数的冲击响应谱。

图1 冲击响应谱力学模型

图1为一个典型基础激励的单自由度机械振动冲击系统，其中质块质量M，弹簧常数为k，阻尼常数为C。X（t）﹑U（t）分别为质块与基座的绝对位移，则可得到如下质块的运动方程：

2 软件实现

2.1软件平台

软件采用美国NI公司所设计的虚拟仪器开发平台-LabVIEW。它是一种图形化的编程语言，利用数据流框图接受指令使得程序简单明了，缩短了虚拟仪器的开发周期﹑消除了虚拟仪器编程的复杂过程，可充分发挥G语言的优点。

图2 系统界面

2.2脉冲输入部分

这里的脉冲输入即振动系统中基座受到的加速度信号（单位m/s2）。软件利用正弦波形vi﹑锯齿波形vi﹑方波波形 vi分别产生半正弦波﹑后峰锯齿波﹑矩形波等经典脉冲。并根据输入设置采样点数s以及脉冲持续时间τn﹑脉冲峰值加速度Am（单位m/ s2）。

2.3冲击响应谱（SRS）计算原理

在f固定后程序就可对（4）进行运算。时间t为自变量，其范围为0-τn（脉冲持续时间）。

将t离散，分辨率为△t=τn/s。（4）转化如下：

由（5）式可得采样点数为s的δ（t）的表达式，程序采样循环嵌套方式外层循环次数为s，内层循环次数为n，产生波形δ（t）之后由求导x（t） .VI可求得，最后与冲击波形相加取绝对值并由数组最大值与最小值VI求出其最大值，存入到主谱数组对应位置。

对于（3）式当ζ<1则有如下解：

余谱频率对应峰值是（6）式绝对值中的最大值，频率f固定后可用公式波形VI 求得。公式输入由字符串合并的方式生成。一般波形持续时间不大于0.1s，这里选择采样0.1s选取最大绝对值存入余谱数组对应位置。

3 系统运行结果

选择半正弦波﹑阻尼比为0﹑脉冲持续时间11ms﹑峰值加速度490m/s2，点击确定产生经典脉冲，之后点击计算（SRS）进度条完毕后生成冲击响应谱。最后可点击保存存储响应谱便日后分析，计算结果及系统界面如图2所示。

结语

以上介绍了冲击响应谱的计算原理，系统主程序的设计思想以及界面操作流程，软件操作简便耗时短，计算结果准确在冲击试验中得到了很好的应用，具有一定实用价值。

[1]张斌珍，李建钊．冲击信号响应谱（SRS）分析探讨[J]．弹箭与制导学报，2004，24 （04）：247-248．

TB123

A

王冠（1990-），男，山西清徐县人，硕士研究生，研究方向：机电测试技术。