法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-12-24
授权
授权
2018-11-30
实质审查的生效 IPC(主分类):G01M7/02 申请日:20180525
实质审查的生效
2018-11-06
公开
公开
技术领域
本发明属于试验测试领域，特别涉及一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法。
背景技术
智能电能表内部构件繁多，结构精细，包含有大量芯片、晶体振荡器、电池、电感及电阻器件，对振动十分敏感。当在公路路面上运输时，由于路面高低不平而产生随机振动会导致电子器件性能参数发生变化，从而使工作点移动或造成测量精度下降，影响电表的性能，甚至导致失效，因此对于智能电表的公路运输试验十分有必要。
公路运输振动是一种宽带、低频的随机振动，且幅度较低、持续时间较长，传统振动试验是将产品进行实际情况下的跑车试验，即将待测产品使用同等运输条件(包括相同运输车辆、相同道路、相同运行速度等)进行多次试验，以此评估产品在该振动条件下的耐受性。虽然将产品进行跑车试验能够较为真实的反应其经历的振动环境，具有较高的准确性，但是消耗的时间、人力、物力过大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，所得疲劳损伤谱能够直接用于智能电能表振动测试试验，使得试验用时更短，测试结果更准确。
为实现上述目的，本发明提供了一种模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，包括以下步骤：
S101，将智能电表于多个单自由度线性系统上做稳态正弦试验；
S102，当每个所述单自由度线性系统的振动加速度值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第一振动疲劳损伤谱；
S103，当每个所述单自由度线性系统的振动位移值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第二振动疲劳损伤谱；
S104，使多个单自由度线性系统随机振动获取一定频率时的加速功率谱密度，根据所述加速功率谱密度获取第三振动疲劳损伤谱；
S105，选取所述第一振动疲劳损伤谱、第二振动疲劳损伤谱及第三振动疲劳损伤谱中谱值最大的振动疲劳损伤谱。
优选的，上述技术方案中，所述第一振动疲劳损伤谱具体为：
当f0≤f1时，
当f0≥f2时，
其中，
优选的，上述技术方案中，所述第二振动疲劳损伤谱具体为：
当f1≤f0≤f2时，R＝Q(2πf0)2xm；
当f0≤f1时，
当f0≥f2时，
其中，
优选的，上述技术方案中，所述第三振动疲劳损伤谱具体为：
其中，
优选的，上述技术方案中，所述第一振动疲劳损伤谱和第二振动疲劳损伤谱中若扫描的正弦振动是由几个恒定幅值水平组成的，那么振动疲劳损伤谱则为对应于各个单一水平的每个扫描单独振动疲劳损伤谱的包络。
与现有的技术相比，本发明中模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，获取试验条件最为严酷的疲劳损伤谱，基于该疲劳损伤谱能够进行最为严酷的振动测试，使得测试结果更精确，同时使得试验用时更短，能够较为真实、准确的暴露出产品的问题。
附图说明
图1为本发明中疲劳损伤谱绘制途径示意图。
图2为本发明中疲劳损伤谱流程示意图。
图3为本发明中疲劳损伤谱流程算例示意图。
图4为稳态正弦振动试验算例严酷度。
图5为稳态正弦振动算例疲劳损伤谱。
图6为随机振动试验算例严酷度。
图7为随机振动算例疲劳损伤谱。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图2和图3所示，疲劳损伤谱是一种类似于冲击响应谱的振动谱，即将产品视为多个不同的单自由度系统的组合，对于每个单自由度系统，提取其响应最大值zsup并乘以(2πf0)2，并与其固有频率构成一个数据点(f0，(2πf0)2zsup)，将这样多个线性单自由度系统得到的数据点以光滑曲线连接，便可以得到整个系统的疲劳损伤谱。
目前，工程上常使用加速试验技术来进行智能电表的模拟公路运输试验。国家标准(如GB/T4798.2-2008电工电子应用环境条件第2部分：运输)及相应的行业标准(如中国南方电网有限责任公司普通三相电子式电能表技术规范)均给出了一定的加速试验剖面，包括稳态正弦振动，随机振动。但考虑到试验成本，往往只选择最为严酷的试验条件进行试验。
本文所提出的基于疲劳损伤谱的方法给出了一个更加有效、直观的方法对试验严酷度进行对比，且在实验室内进行模拟振动试验可以实现时间的压缩，使其达到相等的或更为严酷的环境应力条件，能够较为真实、准确的暴露出产品的问题，具有重要的工程实用价值。
如图1所示，该实施例中模拟智能电表公路运输获取疲劳损伤谱的方法，包括以下步骤：
S101，将智能电表于多个单自由度线性系统上做稳态正弦试验。
S102，当每个单自由度线性系统的振动加速度值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第一振动疲劳损伤谱，具体为：
当f0≤f1时，
当f0≥f2时，
其中，
S103，当每个单自由度线性系统的振动位移值为恒定值时的稳态后，分别扫描获取第二振动疲劳损伤谱，具体为：
当f1≤f0≤f2时，R＝Q(2πf0)2xm；
当f0≤f1时，
当f0≥f2时，
其中，
值得说明的是，步骤S102和S103中第一振动疲劳损伤谱和第二振动疲劳损伤谱中若扫描的正弦振动是由几个恒定幅值水平组成的，那么振动疲劳损伤谱则为对应于各个单一水平的每个扫描单独振动疲劳损伤谱的包络。
S104，使多个单自由度线性系统随机振动获取一定频率时的加速功率谱密度，根据加速功率谱密度获取第三振动疲劳损伤谱，具体为：
其中，为加速功率谱密度在频率fn处的值，Q为品质因子，T为随机振动持续时间。
S105，选取第一振动疲劳损伤谱、第二振动疲劳损伤谱及第三振动疲劳损伤谱中谱值最大的振动疲劳损伤谱，即为试验严酷度最大的振动疲劳损伤谱。
本发明实施仿真案例
文中的研究对象为智能电表，通过MATLAB软件对上述方法编程并应用。
假设仿真案例中品质因子Q＝10。
对智能电表寿命期环境剖面进行分析，结合国际标准、行业标准，选择GB/T4798.2中给出的电工电子产品公路运输振动试验剖面进行分析，分别对其稳态正弦振动及随机振动绘制疲劳损伤谱。
智能电表稳态正弦试验严酷度，如图4所为示。
使用上述对于由多个恒定幅值水平组成的扫描正弦试验冲击响应谱计算方法，得到该严酷度下的疲劳损伤谱，如图5所示。
智能电表随机振动试验严酷度，如图6所示。
使用上述计算给定加速度功率谱密度的随机振动疲劳损伤谱的方法，得到该严酷度下的疲劳损伤谱，如图7所示。
对稳态正弦振动的疲劳损伤谱与随机振动的疲劳损伤谱进行比较，可以发现随机振动的疲劳损伤谱值相对较高。
需要说明的是，本实施仿真案例仅为编制疲劳损伤谱方法的应用，实际工程中往往要对多个振动条件绘制疲劳损伤谱并进行比较。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
机译： 在玻璃中获取作用谱的方法，真皮组织以及用于制备该方法的过程模拟器
机译： 一种确定风力涡轮机传动机构的疲劳损伤的方法。
机译： 一种指示金属物体疲劳损伤的方法
